Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Tradiční seminář Adolfa Patery se konal dne 16. listopadu 2016 v sídle České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti (ČVTVHS) v Klubu techniků na Novotného lávce. Odbornými garanty byli doc. Dr. Ing. Pavel Fošumpaur (ČVUT), prof. Ing. Miloš Starý, CSc. (VUT), který se tentokrát omluvil z přímé účasti, prof. Ing. Ján Szolgay, Ph.D. (STU v Bratislavě), a doc. Ing. Ladislav Satrapa, CSc. (ČVUT). Organizačními garanty byli Ing. Václav Bečvář, CSc. (ČVTVHS), Ing. Petra Nešvarová Chvojková, Ph.D., a Ing. Milan Zukal, Ph.D. (ČVUT). Seminář každoročně poskytuje zázemí pro výměnu zkušeností a názorů odborníků v oblasti extrémních hydrologických jevů z výzkumné sféry a praxe. Semináře se zúčastnilo přesně sto účastníků, z toho studentů a doktorandů z vysokých škol, kterým je poskytována výrazná sleva na vložném, se zúčastnilo osm.

Ústředním tématem semináře byla úloha nádrží při zvládání extrémních hydrologických jevů v povodích. Roli nádrží při zvládání extrémních hydrologických jevů zohledňuje strategický materiál Koncepce řešení problematiky ochrany před povodněmi v ČR schválený Usnesením vlády v roce 2010. Strategicky významným principem koncepce je rozšíření pohledu na řešení problematiky povodní nejen z hlediska neškodného odvedení velkých vod, ale také z hlediska akumulace a retence, popř. využití jako zdroje vody v nádržích pro zvládání období jejího nedostatku. Zatímco v problematice ochrany před povodněmi a realizace příslušných opatření byl v ČR v posledních letech vykonán značný pokrok, otázka ochrany před hydrologickým suchem je velkou výzvou pro nejbližší budoucnost. Hydrologické sucho z let 2014 a 2015 patřilo svým rozsahem k jedněm z nejvýznamnějších v historii, a tudíž akcelerovalo postup příprav strategie v této oblasti. Dokladem je vznik materiálu mezirezortní komise VODA­‑SUCHO, který formuluje řadu koncepčních opatření včetně revize Generelu lokalit vhodných pro akumulaci povrchových vod. V současné době se také intenzivně připravuje Koncepce ochrany před následky sucha na území České republiky, která má být předložena do poloviny roku 2017. Mezi základní technická opatření v této souvislosti bezpochyby patří víceúčelové vodní nádrže.

Smyslem semináře Adolfa Patery bylo zejména podat aktuální informace o roli nádrží při zvládání negativních dopadů hydrologického sucha v uplynulých letech a informovat o stavu příprav vodních nádrží v lokalitách vhodných pro akumulaci povrchových vod. V rámci prvního a druhého bloku vystoupili zástupci jednotlivých podniků Povodí s podrobnými prezentacemi na uvedené téma. Účastníci semináře tak získali velmi ucelený přehled chystaných opatření. V rámci vyzvaných přednášek vystoupili Ing. Břetislav Tureček a Ing. Lukáš Pavlas (Povodí Odry, s. p.), Ing. Miroslav Foltýn a Ing. Marek Viskot (Povodí Moravy, s. p.), Ing. Jaroslav Beneš (Povodí Vltavy, s. p.), Ing. Tomáš Pail (Povodí Ohře, s. p.) a Ing. Luděk Rederer (Povodí Labe, s. p.). O situaci na Slovensku informovala prof. Ing. Emília Bednárová, Ph.D. (STU v Bratislavě). Prof. Ing. Vojtěch Broža, DrSc. (ČVUT), se ve svém vystoupení zamýšlel nad hlavními překážkami realizace nádrží. Dr. Ing. Antonín Tůma (Povodí Moravy, s. p.) diskutoval otázku vztahu veřejnosti k vodním nádržím v důsledku nedostatečné informovanosti a uvedl pozitivní příklad při přípravě výhledové vodní nádrže Vlachovice. Druhý blok semináře ukončil doc. Ing. Radomil Květon, Ph.D. (STU Bratislava), se zajímavou aplikací expertních systémů při řízení provozu vodních nádrží. Ve třetím bloku semináře byly zařazeny zejména odborné příspěvky diskutující aktuální problémy a poznatky z výzkumu a řízení vodních nádrží. Ing. Roman Kožín (VÚV TGM) informoval o průběžných výsledcích projektu zaměřeného na možnosti kompenzace negativních dopadů klimatické změny na zásobování vodou a ekosystémy využitím lokalit vhodných pro akumulaci povrchových vod. Příspěvky v metodické rovině přednesli také další zástupci VÚV TGM. Ing. Nesládková představila nástroj pro střednědobé plánování provozu Vltavské kaskády, který byl připraven ve spolupráci s Ing. Karlem Březinou (Povodí Vltavy, s. p.). Ing. Ladislav Kašpárek a Ing. Adam Beran (VÚV TGM) přednesli příspěvek o výparu z vodní hladiny během hydrologického sucha v roce 2015. Velmi zajímavý příspěvek představil Ing. Michal Tanajewski, který popsal extrémní hydrologickou událost v povodí VD Chřibská a diskutoval neurčitosti při vyhodnocování podobných situací. Ing. Roman Výleta (STU v Bratislavě) prezentoval analýzu a zhodnocení hydrologické bilance toku Parná a vodohospodářské soustavy nádrže Horné Orešany.

Sborník příspěvků byl vydán elektronicky a byl rozdán účastníkům v den konání semináře. Ve sborníku je zařazeno celkem 23 příspěvků. Závěrem semináře bylo konstatováno, že téma role vodních nádrží při zvládání extrémních hydrologických situací je v současnosti velmi aktuální a zaslouží systematickou pozornost nejen v rámci odborných akcí pro vodohospodáře, ale také v osvětové rovině pro širokou veřejnost. Poděkování patří odborným a organizačním garantům semináře a rovněž všem, kteří se aktivně podíleli na jeho průběhu.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Seminář se konal v sídle ČVTVHS v kongresovém sále č. 217, Klub techniků, Novotného lávka 5, Praha 1, dne 27. září 2016.

Zaměření semináře

Roky 2014 a 2015 následující po červnové extrémní povodni z roku 2013 byly mimořádně suché. Četné malé vodní nádrže, především historické rybníky, po extrémním zatížení z června 2013, kdy leckde hrozilo přelití hráze a ohrožení bezpečnosti, trpěly v minulých dvou letech kritickým nedostatkem vody. I v těchto suchých letech se však vyskytly lokálně extrémní bleskové povodně, kdy byly ohroženy i malé vodní nádrže. Je proto na místě objektivně hodnotit aktuální stav vodohospodářské bilance ČR a naznačit možnosti malých vodních nádrží v této oblasti. Každoročně přibývá žadatelů o povolení výstavby nových malých nádrží, resp. se přistupuje k opravám a rekonstrukcím, což vyžaduje stále lepší znalosti a zkušenosti v oblasti projektování, projednávání výstavby i provozu a správnou aplikaci platných norem a předpisů. Na ministerstvech zemědělství a životního prostředí jsou po událostech v minulých letech vyhlašovány nové dotační tituly podporující obnovu malých vodních nádrží v souladu s platnými předpisy.

Seminář z 27. 9. 2016 byl zaměřen na výše uvedené okruhy problémů a byl pořádán především pro vodohospodářské pracovníky státní správy, projektanty, provozovatele malých vodních nádrží a další zájemce.

Program semináře

  • Zahájení, seznámení s programem
  • Ing. Jiří Poláček, VODNÍ DÍLA – TBD, a. s., odborný garant semináře
  • Úvodní slovo k významu malých vodních nádrží
  • prof. Ing. Vojtěch Broža, DrSc., ČVUT, Fakulta stavební
  • Příklady poruch a havárií malých nádrží při bleskových povodních zejména v letech 2015 a 2016
  • Ing. Stanislav Žatecký, VODNÍ DÍLA – TBD, a. s. (v jeho nepřítomnosti přednesl Ing. Poláček)
  • Opravy hrází a funkčních objektů historických malých nádrží
  • Ing. Jiří Koťátko, VODNÍ DÍLA – TBD, a. s.
  • Povodně a sucho ve vazbě na provoz malých vodních nádrží
  • RNDr. Jan Daňhelka, Ph.D., ČHMÚ Praha
  • Problematika odstraňování sedimentů z nádrží – legislativa, těžení, uložení sedimentu
  • doc. Ing. Karel Vrána, CSc., ČVUT v Praze, Fakulta stavební
  • Informace o aktuálních možnostech čerpání dotačních titulů MŽP    pro zlepšení technického stavu malých nádrží
  • Ing. Lenka Čermáková, MŽP
  • Informaci z MŽP doplnil Ing. Poláček o dotační novinky na MZe
  • Diskuse, závěr semináře

K jednotlivým vystoupením

Prof. Broža vyzdvihl význam historických rybníků jako technického dědictví našich předků ve světě neporovnatelného a zdůraznil nutnost trvalé systematické péče o jejich provozní bezpečnost.

Ing. Žatecký ve své prezentaci, přednesené při jeho nepřítomnosti Ing. Poláčkem, poukázal v první části na řadu chyb a nevhodných postupů, které se při provozu a opravách malých vodních nádrží stále vyskytují a vedou následně k dalším nebezpečným poruchám. Druhá část příspěvku byla zaměřena na havárie malých vodních děl na území Moravy v letech 2014 až 2016 jako důsledku extrémních bleskových povodní při bouřkových situacích.

Ing. Koťátko ve velmi zajímavém příspěvku připravil a detailně okomentoval tři lokality, na nichž byly v posledních letech realizovány zásadní opravy. Jednalo se o komplexní rekonstrukci rybníka Zlámanec u obce Vortová na Vysočině, kde se po dokončení opravy v roce 2008 objevily pod hrází značné průsaky, které, jak se následně ukázalo, byly způsobeny otevřením starého dřevěného potrubí, které vlastní stavba patrně nevědomky narušila. Problém byl dodatečnými stavebními úpravami vyřešen. Dalším příkladem byla nedávná komplexní oprava sdruženého objektu na konci hráze Máchova jezera, kde došlo k optimálnímu vyřešení správné funkce spodní výpusti a opravě kašny bezpečnostního přelivu. Vnější vzhled celého objektu byl zachován. Třetím příkladem byla problematika hráze Novozámeckého rybníka, který je situován pod Máchovým jezerem. Po hrázi vede mimořádně frekventovaná mezinárodní silnice č. 9 z Prahy na Rumburk a státní hranice s hustým provozem kamionů a jiné těžké dopravy. Ing. Koťátko popsal v příspěvku opravu historické stavidlové výpusti a loviště v letech 1997–2000 a dále opravy opevnění návodního svahu značně trpícího přetížením od dopravy realizované postupně od roku 2001 do roku 2015, kdy byla po předchozích dílčích vysprávkách provedena těžká opěrná zeď.

RNDr. Daňhelka doložil detailní rozbor meteorologické a hydrologické situace z let 2014 a 2015, tedy z velmi suchých období, a to z pohledu jak povrchových, tak i podzemních vod. Jedná se o lokální problematiku v rámci celé ČR, tj. s oblastmi vcelku normálními a naopak extrémně nízkými stavy. Doložil celou řadu rozborů, grafů a hodnocení, z nichž je místní situace patrná. I v suchém a horkém roce 2015 s mimořádně suchými letními měsíci došlo k výkyvu kolem 18. srpna, kdy se srážkový úhrn místy blížil 100 mm za 24 hod. Své vystoupení Dr. Daňhelka doplnil úvahami nad vlivem a užitečností malých vodních nádrží v období povodní i sucha.

Doc. Vrána zaměřil své vystoupení na odstraňování sedimentů z malých vodních nádrží. Upozornil na všechny důležité aspekty odbahňování nádrží, na legislativní podmínky, nutnost rozborů sedimentů i zemin z pozemků, na které budou sedimenty případně uloženy. Popsal zaměřování objemu a mocnosti nánosů v nádržích včetně různých technologických postupů těžby, odvozu a ukládání sedimentů. Podrobně popsal odstraňování sedimentů z Dokeské zátoky v zátopě Máchova jezera ve vlastnictví AOPK ČR a související, zejména ekologické, podmínky a problémy. Zmínil se i o nákladech na odstraňování sedimentů. V závěru svého příspěvku doc. Vrána stručně popsal současnou problematiku projektování výstavby a oprav malých vodních nádrží.

Ing. Čermáková seznámila posluchače s možnostmi získání dotační podpory z Operačního programu Životního prostředí 2014–2020. Ze šesti vypsaných prioritních os je osa č. 1 věnována vodě (1.3 – Zajistit povodňovou ochranu intravilánu; 1.4 – Podpořit preventivní protipovodňová opatření, mj. zkapacitnění bezpečnostních přelivů) a osa č. 4 ochraně přírody. Podrobnější informace na www.sfzp.cz (Národní program životního prostředí).

Ing. Poláček informoval o novém dotačním programu 129280, který vyhlásilo v srpnu 2016 MZe na období 2016–2021. V rámci tohoto programu bude podporována výstavba nových, obnova zaniklých či rekonstrukce stávajících rybníků větších než 2 ha a dále i odbahnění značně zanesených rybníků o výměře 2–30 ha. Pamatováno je i na odstraňování havarijních situací na rybnících a případných povodňových škod. Pravidla pro poskytování prostředků z tohoto programu – viz www.aegri.cz.

Závěry

O seminář byl velký zájem, zúčastnilo se celkem 82 osob, z toho 20 pracovníků městských či krajských úřadů.

Organizace semináře týkajícího se problematiky malých vodních nádrží je dlouhodobě velmi živým tématem. Proto se doporučuje uspořádat na půdě ČVTVHS další seminář s podobnou tématikou v roce 2018.

Jednotlivé příspěvky publikované na popsaném semináři si mohou zájemci prohlédnout na www.cvtvhs.cz.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Se zájmem vždy pročítám časopis VTEI a vážím si mimo jiné toho, že v časopise dáváte prostor širokému spektru přispěvatelů. V čísle 5/2016 VTEI byl mezi dalšími uveden i článek SOVAK k podpoře zákazu glyfosátu navazující na celoevropskou kampaň vodárenských asociací EurEau v této oblasti. Vlastní problematice výskytu a aplikace pesticidů se SOVAK ČR dlouhodobě věnuje a aktivně působí v koordinační skupině i podskupině na ochranu vod k přípravě a realizaci Národního akčního plánu ke snížení používání pesticidů (NAP), který stanovil řadu opatření a úkolů pro jednotlivá ministerstva a další subjekty. Cílem NAP je omezit negativní dopad aplikace pesticidních látek na zdraví lidí a životní prostředí včetně kvality povrchové, podzemní i pitné vody. Nesporným přínosem, který příprava a následná realizace Národního akčního plánu z hlediska ochrany vod dosud přinesla, je mimo jiné zahájení intenzivního odborného dialogu o celé problematice.

Do této diskuse přispěl i příspěvek RNDr. Tomáše Hrdinky, Ph.D., s názvem Zbytečná hysterie kolem používání glyfosátu, který byl otištěn v čísle 6/2016 časopisu VTEI. V tomto článku autor poukazuje na poměrně nízkou perzistenci této látky v životním prostředí a relativní bezpečnost a neškodnost jejího používání. S řadou věcných argumentů, které autor předložil, nelze než souhlasit. Nicméně forma podání a celkové vyznění článku mohou celou problematiku aplikace a výskytu pesticidních látek bagatelizovat a ve svém důsledku pak vést k často lehkovážnému a zbytečnému nadužívání nejen glyfosátu (používaného ovšem velmi často ve směsi s dalšími chem. látkami), ale i ostatních látek spadajících do kategorie přípravků na ochranu rostlin (POR).

Ačkoliv můžeme vést diskusi o tom, jak vysoké koncentrace pesticidních látek ve vodách jsou ještě podle té či oné studie bezpečné, je třeba znovu zdůraznit, že glyfosát i jeho metabolit AMPA jsou v každém případě (stejně jako ostatní pesticidy) látky v přírodě a ve vodě cizí a jejich užívání by mělo být regulováno tak, aby se do vody a životního prostředí pokud možno nedostávaly. Výsledky monitoringu podzemních a povrchových vod, který zajišťují státní podniky Povodí, prokazují, že hodnoty koncentrací glyfosátu i jeho metabolitu v některých vzorcích vod překračují normy environmentální kvality, případně hygienické limity platné (ať už oprávněně či ne) pro pitnou vodu. Je tedy zřejmé, že aplikace tohoto přípravku vede k ovlivňování kvality povrchových, podzemních i návazně pitných vod. To je podle názoru SOVAK ČR jednoznačným důvodem pro regulaci aplikace.

Na druhou stranu je třeba ale zdůraznit, že SOVAK ČR ani v rámci NAP neprosazuje úplný zákaz aplikace pesticidních látek. SOVAK ČR jen klade důraz na to, aby aplikované látky byly bezpečné, používaly se uváženě a odborně, aplikace probíhala bez negativního dopadu na vodní zdroje a aby bylo možné vliv aplikací POR cíleně monitorovat a kontrolovat. SOVAK ČR se dále snaží prosazovat, aby byla aplikace omezována tam, kde to je možné, a aby byly vyvíjeny i nechemické metody ochran rostlin. Dále SOVAK ČR prosazuje výzkum vlivu faktorů (kvalita půdy, charakter terénu, způsob a termín aplikace POR) na uvolňování rezidují látek do vod tak, aby mohla být připravena pravidla a zásady používání aplikace POR, a to nejen na zemědělskou půdu. Konkrétně u glyfosátu spatřuje SOVAK ČR velké riziko kontaminace vod právě aplikací na nezemědělské půdě (údržba silnic, železnic, veřejných prostranství apod.), kde lze jeho použití úspěšně nahradit šetrnějšími postupy. Při aplikacích pesticidních látek, tedy i glyfosátu, na zemědělskou půdu by se pak mělo přihlížet zejména k bonitě půdy – tedy obsahu organické složky půdy, humusu. Pokud není dostatek organické hmoty v půdě, jsou pesticidní látky (ale třeba také dusičnany, ostatní hnojiva a přípravky na ochranu rostlin) rychle vyplavovány. Výzkum výše uvedených faktorů je zatím ale na začátku a jednoznačná pravidla omezující dopad aplikace glyfosátu na kvalitu vod nejsou předepsána.

V článku jsou dále prezentovaná toxikologická data dokladující bezpečnost glyfosátu i při vysokých koncentracích ve vodách. Při hodnocení potenciálního rizika pro vodní prostředí a nakonec i pro spotřebitele pitné vody je ovšem nutné si uvědomit, že tato látka není ve vodách přítomna izolovaně. Kromě glyfosátu se ve vodách obecně nacházejí rezidua dalších mikropolutantů, a to nejen přípravků na ochranu rostlin, ale i hormonálních přípravků, léčiv a prostředků osobní péče apod. Tento „koktejl“ poskytuje možnost širokého spektra vzájemných reakcí a interakcí a postihnout skutečné zdravotní či environmentální riziko takové směsi je velmi komplikované a v současnosti nereálné.

Proto by v takových případech měl být, a to i u glyfosátu, uplatňován princip předběžné opatrnosti a měla by být snaha o minimalizaci rizika průniku takových látek do vodního prostředí. S tímto přístupem jsou nakonec určovány i hygienické limity pro obsah pesticidních látek v pitné vodě. Je možné vést diskuse o tom, zda je menším zlem tolerovat určité vyšší obsahy polutantů včetně pesticidů ve vodách (včetně té pitné) nebo radši absorbovat ekonomický dopad případného zákazu na zemědělskou produkci spojený s rizikem nahrazení jinou (možná méně zmapovanou, ale třeba i méně škodlivou látkou). Taková diskuse již ale přesahuje rámec odborné a věcné úrovně a dostává se spíše do celospolečenské či politické roviny. Tuto diskusi nemůže rozhodnout ani SOVAK ČR ani VÚV TGM a musí být výsledkem politických a ekonomických jednání, a to nejen v rámci ČR.

Ať už bude výsledek takové diskuse jakýkoliv, je třeba v současné době respektovat ustanovení platných právních předpisů a dodržovat platné hygienické limity pro obsah pesticidních látek ve vodách. Právě z důvodu výskytu pesticidních látek (glyfosát nevyjímaje) ve vodních zdrojích byla řada vlastníků vodárenské infrastruktury nucena přistoupit k nákladné rekonstrukci úpraven vod. Tyto rekonstrukce zajišťují doplnění či úpravu stávajících technologií o další stupeň, který zajistí vysoké procento odstranění látek spadajících do kategorie přípravků na ochranu rostlin. Nejčastěji se aplikuje kombinace ozonizace a filtrace přes aktivní uhlí, popř. membránová separace. Z poslední doby lze jmenovat například rekonstrukci úpravny vody Plzeň, či připravovanou a velmi nákladnou modernizaci úpravny vody Želivka. Všechny tyto modernizace jsou velice nákladné, a to jak z pohledu investičních nákladů (přesahují miliardy), tak i z pohledu návazných nákladů provozních s negativním dopadem na výši cen vodného pro koncového spotřebitele. Dalším nežádoucím projevem těchto rekonstrukcí je obvykle snížení maximální kapacity úpraven vod, které je problematické vzhledem k častějším výskytům sucha a nutnosti budovat propojení jednotlivých vodárenských soustav. Do budoucna je také nutné počítat se skutečností, že k těmto nákladným úpravám a rekonstrukcím budou nuceni přistoupit i další vlastníci a provozovatelé úpraven vod. Podle zprávy Ministerstva zemědělství Vodovody a kanalizace 2015 došlo v minulém roce k mírnému zvýšení počtu vzorků s překročenou nejvyšší mezní hodnotou pro vybrané parametry. Tato zpráva explicitně uvádí jako důvod zvýšený výskyt pesticidů v surové vodě sloužící jako zdroj pro výrobu vody pitné. Na 6. meziresortní jednání k plnění opatření Národního akčního plánu na snížení používání pesticidů v ČR k problematice rizik přípravků na ochranu rostlin pro povrchové a podzemní vody konaném dne 4. října 2016 na Ministerstvu životního prostředí přednesl zástupce Povodí Vltavy, s. p., RNDr. Marek Liška, Ph.D., že v roce 2013 spotřeba glyfosátu v ČR dosáhla 935 tun.

V návaznosti na výše uvedené skutečnosti proto nelze na snaze SOVAK ČR o omezení užívání glyfosátu a dalších přípravků na ochranu rostlin vidět nic nepochopitelného ani závadného.

V tomto světle pak článek Zbytečná hysterie kolem používání glyfosátu, zejména pak celkové vyznění článku, může u laické veřejnosti vzbuzovat dojem, že prováděné rekonstrukce úpraven vody s jednoznačným negativním dopadem na výši plateb za vodné jsou vlastně zbytečné a neodůvodněné. Jsem přesvědčen, že přes věcnou správnost autorova sdělení považuji zveřejnění takovéhoto článku v časopise zaměřeném na ochranu vodního prostředí za nevhodné a neuvážené.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

V průběhu několika posledních let je možno pozorovat častější výskyt hydrologických extrémů. Dochází k častějšímu výskytu povodní a k prohlubování období sucha. Reálně je možné, že v případě po sobě opakujícího se výskytu několika déletrvajících období sucha může dojít k ohrožení zásobní funkce některých vodních zdrojů. Současný stav řízení zásobní funkce je dostačující, ale vzhledem ke klimatickému vývoji může být v blízké době nepostačující. Běžně používaný způsob řízení by mohl být rozšířen o inteligentní způsob řízení vycházející z principu adaptivity. Úspěšnost inteligentního řízení zásobní funkce byla již dříve prokázána. Předložený článek ověřuje vliv polohy nádrže v povodí při inteligentním (adaptivním) řízení zásobní funkce nádrže. Adaptivní řízení používá hydrologických předpovědí přítoků vody do nádrže v kombinaci s optimalizačním modelem. V článku uvedené výsledky poukazují na skutečnost, že je možno za určitých okolností úspěšně použít adaptivní řízení u nádrží situovaných v horní a i v dolní části povodí.

shutterstock_120796300_uprava

Úvod

V průběhu několika posledních let je možno pozorovat častější výskyt hydrologických extrémů. Dochází k častějšímu výskytu povodní a k prohlubování období sucha. Odborné práce z oblasti klimatologie na výskyt těchto extrémních událostí dlouhodobě upozorňují. Za zmínku stojí například roky 2011 a 2012, které z hydrologického hlediska byly hodnoceny jako extrémně suché [1], a rovněž tak i minulý rok 2015 [2]. V blízké budoucnosti je možno očekávat, že se tyto události budou vyskytovat častěji a jejich negativní účinek bude mít progresivní trend.

Klimatické podmínky již přinutily širokou odbornou veřejnost k zamyšlení, zda je Česká republika dostatečně připravena na vznik možných problémů způsobených nedostatkem zásob vody. Z podnětů odborné veřejnosti došlo k vytvoření pracovní skupiny SUCHO. Skupina vznikla na přelomu let 2013/2014 a formulovala výčet opatření proti negativním dopadům potenciálního sucha vedoucí k předejití krizové situace vyvolané jeho výskytem a následným nedostatkem vody. Po spojení s již existující pracovní skupinou VODA došlo ke vzniku Mezirezortní komise VODA­‑SUCHO a po vzájemné spolupráci byl zpracován dokument [3]. Vytvořený dokument obsahuje obecný úvod do problematiky sucha včetně předkládací zprávy, zdůvodňující jeho potřebnost, a dále výčet přibližně padesáti konkrétních opatření proti negativním dopadům sucha. Koncepce popsaná v dokumentu byla 29. 7. 2015 usnesením vlády České republiky schválena.

Reálně je možné, že v případě po sobě se opakujícího výskytu několika déletrvajících období sucha může dojít k ohrožení zásobní funkce některých vodních zdrojů. Za předpokladu, že se tato hrozba stane skutečností a zásoba vody ve vodních nádržích nebude pro jejich provoz dostačující, bude možné řešení spočívat ve změně v provozování vodních děl. Tyto změny budou převážně představovat úpravu způsobu manipulace s řízeným odtokem. V krajním případě, pokud budou vyčerpány všechny možnosti ostatních adaptačních opatření k zajištění vodohospodářských služeb a kdy dopady klimatické změny nebudou řešitelné jinými prostředky pro jejich neproveditelnost nebo pro jejich neúměrné náklady, bude možno stávající nádrže rozšířit o nádrže nové. S touto myšlenkou byl v roce 2011 aktualizován generel území chráněných pro akumulaci povrchových vod [4]. Možností zmírnění dopadů změny klimatu využitím území chráněných pro akumulaci povrchových vod se rovněž věnuje práce, viz [5].

Od 70. let 20. století téměř nedošlo v oblasti strategického řízení (horizont řízení v časovém kroku měsíc) zásobní a hydroenergetické funkce u vodních nádrží k žádné významné změně. Postupně budeme zcela jistě svědky zesílení společenské poptávky nejen ve smyslu zdokonalování operativního řízení, ale rovněž ve smyslu změn základních strategických parametrů nádrží často s cílem významného posílení jejich zásobní funkce [6].

Současný stav řízení zásobní funkce je dostačující, ale vzhledem ke klimatickému vývoji může být v blízké době nepostačující. Klasické řízení zásobní funkce vodních nádrží vychází převážně z pravidel řízení [7], resp. z dispečerských grafů [8]. Vytváření uvedených pravidel bylo přímo ovlivněno výkonností tehdejší výpočetní techniky, což mělo za následek jejich značné zjednodušení. Pravidla jsou vytvořena na základě historických průtokových řad. Použití historických průtokových řad pravidlům neumožňuje adaptivně reagovat na aktuální hydrologické podmínky. Z tohoto důvodu můžou současná pravidla řízení narážet na omezení plynoucí z měnících se hydrologických podmínek, které v historických průtokových řadách nemůžou být zahrnuty. Dnešní výkonnost výpočetní techniky umožňuje používané způsoby řízení rozšířit o nové tzv. inteligentní způsoby řízení. Inteligentní řízení umožní vhodnou manipulaci na vodních dílech. Vhodná manipulace dokáže předejít poruchám systému v podobě nedodávky vody a také dokáže efektivně hospodařit s vodou pro hydroenergetické účely. V konečném důsledku úprava manipulace na vodních dílech může přinést podnikům povodí a ostatním společnostem výrazné ekonomické výhody v podobě hospodárné distribuce vody do systému a minimalizace možného vzniku ekonomických ztrát.

Běžně používaný způsob řízení by mohl být rozšířen o inteligentní způsob řízení. Inteligentní způsob řízení vychází z principu adaptivity. Adaptivní přístup umožňuje reagovat na průběžně se měnící hydrologické podmínky. Obvykle je k tomuto řízení potřebná znalost hydrologických předpovědí přítoků vody do nádrží v kombinaci s optimalizačním modelem. V praxi je možno principem adaptivity částečně eliminovat nepřesnost předpovědi. Adaptivním řízením nádrží a vodohospodářských soustav se zabýval na přelomu 80. a 90. let profesor Nacházel a docent Patera [9–12].

Inteligentní způsob řízení by v budoucnu mohl být použit jako podpůrný nástroj pro vodohospodářský dispečink, kterému zejména při řízení složitějších systémů s více nádržemi a s uvažováním více vodohospodářských účelů poskytne vhodnou podporu při procesu rozhodování. Uvažovaný algoritmus řízení bude představovat jedno z možných opatření pro zmírnění negativních dopadů sucha a nedostatku vody. Takové řízení zcela zapadá do koncepce popsané v dokumentu [3] a je součástí organizačního a provozního opatření.

Úspěšnost inteligentního řízení zásobní funkce a hydroenergetické funkce nádrže a soustavy nádrží byla již dříve prokázána, bylo dosaženo zajímavých výsledků a tyto výsledky je možné vidět například v [13–15]. Předložený článek si klade za cíl ověřit vliv polohy nádrže v povodí při inteligentním (adaptivním) řízení zásobní funkce nádrže. Je možno předpokládat, že výsledky z adaptivního řízení budou pro nádrže situované v různých částech povodí jiné. Za tímto účelem je řízení provedeno zvlášť pro nádrž, která je umístěna v horní části vodního toku, a následně pro nádrž, která je umístěna v dolní části vodního toku.

Použité metody

Předpovědní model

Pro vytvoření předpovědi průměrných měsíčních průtoků byl použit zonální pravděpodobnostní předpovědní model (ZPPM). Princip modelu je popsán v následujících odstavcích. Z několikaleté historické průtokové řady průměrných měsíčních průtoků jsou vyčleněny jednotlivé roky y = 1, 2…, Y, kde Y značí celkový počet let. Ze všech roků jsou následně vyčleněny i jednotlivé měsíce m = 1, 2…, 12 s průměrnými měsíčními průtoky Qm pro každý rok množiny y. Tímto způsobem je vytvořena množina, která je tvořena průměrnými měsíčními přítoky vody do nádrže za celé sledované období Y pro jednotlivé měsíce m. V každém měsíci je potom nalezena minimální hodnota minQm a maximální hodnota maxQm historického přítoku vody. Interval mezi hodnotami <minQm, maxQm> je rozdělen na předem zvolený počet zón. Počet zón Z je v každém měsíci stejný, velikost intervalu <minQzm, maxQzm> se však může lišit. Velikost jednotlivé zóny je stanovena tak, aby splňovala požadavek, že každá zóna musí obsahovat přibližně stejný počet prvků qm,y. Jednotlivé prvky qm,y každé množiny tvoří v příslušné zóně podmnožinu Qzm.

Podle počáteční průměrné hodnoty přítoku vody Qcm v měsíci m, ve kterém je rozhodováno o řízení, je vybrána zóna z, pro kterou platí Qcm  <minQzm, maxQzm>. Zónou z prochází vybraný soubor historických řad s = 1, 2…, S, kde S je celkový počet řad procházející zónou. Pro každou řadu v souboru S platí, že qm,s ∈ Qzm. Další členy historických řad s souboru S, které jsou reprezentovány průměrnými měsíčními přítoky qm+t,s v měsících m + t, kde t je pořadí měsíce předpovědi, jsou pak použity pro určení intervalu zóny předpovědi zp. Pro t platí t = 1, 2…, TP, kde TP je počet předpovídaných kroků (měsíců) a qm+t,s  Qzpm+t. Pro pořadí měsíců m + t > 12 platí m + t – 12. Pro každý měsíc předpovědi m + t je stanovena pouze jedna zóna předpovědi zp [10].

Hodnota průměrného měsíčního přítoku vody do nádrže Qpm+t v měsíci i m + t je rovna hodnotě vyskytující se v intervalu zóny předpovědi zp s největší pravděpodobností. Průměrné měsíční průtoky jsou potom předpovězeny podle následujícího principu. Pro všechny prvky qm+t,s z množiny  je vytvořena hustota rozdělení pravděpodobnosti. Tvar spojité funkce je pro zjednodušení trojúhelníkový. Spodní hrana je tvořena intervalem <min, max> a vrchol trojúhelníku leží na předpokládané poloze modu Mod veličiny qm+t,s. K určení polohy modu je použit předpoklad, že platí:

mensik-vzorec-1

Postup nalezení polohy modu na intervalu <min, max> je vyobrazen graficky na obr. 1.

mensik-1
Obr. 1. Postup nalezení modu
Fig. 1. Procedure to find modus

Potom pro předpovězenou hodnotu přítoku vody do nádrže v měsíci m + t platí:

mensik-vzorec-2

Algoritmus vytváření předpovědí Qpm + t pro více kroků (měsíců) je zobrazen na obr. 2.

mensik-2
Obr. 2. Algoritmus vytváření předpovědi
Fig. 2. Algorithm of making prediction

Algoritmus adaptivního řízení zásobní funkce

Adaptivní řízení zásobní funkce nádrže je založeno na klasickém simulačním modelu (globální model). U simulačního modelu jsou pravidla řízení nahrazena opakovanou optimalizací (lokální model). Krok simulačního modelu je T = 1, 2,…, M, kde M je celkový počet kroků (měsíců). Algoritmus řízení je možno popsat ve třech krocích, které se postupně opakují.

V prvním kroku je vytvořena předpověď průměrných měsíčních přítoků vody do nádrže. K vytvoření předpovědi je použit ZPPM a délka předpovědi odpovídá zvolenému počtu předpovídaných měsíců.

Ve druhém kroku je sestaven optimalizační model nádrže. Průměrné měsíční odtoky z nádrže Oτ na řízeném období jsou hledány optimalizací v každém časovém kroku lokálního modelu τ = 1, 2,……, N, kde N je celkový počet kroků. K nalezení Oτ je použita metoda diferenciální evoluce. Počet předpovídaných měsíců TP je roven počtu časových kroků N. Okrajovými podmínkami jsou předpovězené přítoky do nádrže. Počáteční podmínka řešení je objem vody v nádrži na konci časového kroku τ = 0. Ve skutečnosti by se jednalo o naměřenou hodnotu objemu vody v nádrži. Jako kritérium optimalizace byl zvolen součet čtverců odchylek mezi řídicím odtokem Wτ a skutečným řízeným odtokem Oτ vody z nádrže, který je snaha minimalizovat. Kriteriální funkce (3) je ve tvaru, který zajišťuje rovnoměrné rozložení nedodávky vody mezi jednotlivé měsíce. Použití druhé mocniny ve funkci (3) je dáno předpokladem, že větší množství nedodané vody je hůře přijatelné než menší množství nedodané vody.

mensik-vzorec-3

Ve třetím kroku se na základě skutečného přítoku a nalezeného řízeného odtoku, který odpovídá prvnímu kroku lokálního modelu τ = 1, provede v časovém kroku T simulace chování nádrže pomocí simulačního modelu. Počáteční podmínkou pro řešení další optimalizace je výsledná velikost objemu vody v nádrži na konci časového kroku. Následně je optimalizace posunuta o jeden časový krok.

Kroky 1 až 3 se následně opakují pro každý krok globálního modelu T. Opakováním jednotlivých kroků se zároveň model adaptuje na nové podmínky. Celý proces adaptace je ukončen při dosažení časového kroku T = M.

K adaptivnímu řízení zásobní funkce nádrže byl použit program SOMVS (Simulační a optimalizační model vodohospodářské soustavy) [16]. Ve zkrácené formě byl software publikován například v impaktovaném časopise [17] a v České republice [18]. SOMVS je licencovaný software Vysokého učení technického v Brně. Obecně je možno software použít pro strategické plánování (rozvoj, řízení) v oblasti zásobní funkce vodních nádrží. Software umožňuje najít optimální řešení problémů spojených se zásobováním obyvatelstva, průmyslu, energetiky a zemědělství vodou.

Aplikace

Pro aplikaci byly vybrány dva měrné profily, profil Vlaské a profil Kroměříž. Oba měrné profily leží na řece Moravě. Profil Vlaské se nachází v horní části povodí řeky Moravy a profil Kroměříž je v dolní části povodí řeky Moravy. Profily byly vybrány s cílem provést adaptivní řízení zásobní funkce v profilech s rozdílnou vodností – viz Qatabulce 1.

Na začátku bylo provedeno vodohospodářské řešení zásobní funkce nádrže. Byly stanoveny nutné velikosti zásobních objemů Vz pro dvě fiktivní nádrže. První nádrž je situovaná v profilu Vlaské a druhá v profilu Kroměříž. Zásobní objemy byly stanoveny na základě známé hodnoty nalepšeného odtoku OP a za předpokladu dodržení stoprocentní zabezpečenosti odtoku vody z nádrže. Hodnota nalepšeného odtoku byla zvolena jako 0,3 (součinitel nalepšení α) násobek dlouhodobého průměrného průtoku Qa. Výsledné hodnoty zásobních objemů fiktivních nádrží jsou spolu s ostatními hodnotami uvedeny v tabulce 1.

Následně bylo provedeno adaptivní řízení zásobní funkce fiktivních nádrží v období let 2000 až 2006. Období let 1950 až 2000 bylo použito pro kalibraci, tzn. pro vytvoření ZPPM. Adaptivní řízení bylo provedeno pro 7 různých hodnot řídicího (nalepšeného) odtoku – konkrétně se jednalo o násobky součinitele nalepšení α (0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,75; 0,8 a 0,9) a odpovídající hodnoty Qa. Pro každou hodnotu řídicího odtoku proběhlo celkem 24 výpočtů, dvanáct pro řízení s předpovězenými průtoky (adaptivní řízení s předpovězenými průtoky – AŘ – P) a dvanáct pro řízení s reálnými průtoky (adaptivní řízení s reálnými průtoky – AŘ – R). Jednotlivé výpočty se od sebe lišily počtem časových kroků lokálního modelu. Výpočty s reálnými průtoky sloužily pro porovnání úspěšnosti řízení, jelikož je považujeme za ideální stav – v praxi nedosažitelný. Dále bylo provedeno řízení pro každou hodnotu řídicího odtoku pomocí prosté simulace (simulační model – SM). U simulačního modelu probíhá řešení odlišným způsobem, než je tomu u optimalizačního modelu. Omezující podmínky jsou řešeny postupně po jednotlivých časových krocích a v každém kroku je snahou, aby odtok vody z nádrže byl roven hodnotě řídicího (nalepšeného) odtoku. Simulační model považujeme za nejjednodušší způsob řízení a byl použit pro srovnání jednotlivých výsledků z řízení.

Úspěšnost uvažovaných způsobů řízení byla vyhodnocena pomocí kritéria K:

mensik-vzorec-4

Pokud byl řízený odtok OT větší než řídicí odtok WT, tak kritérium v časovém kroku T bylo rovno nule (KT = 0). Pokud byl řízený odtok OT menší než řídicí odtok WT, bylo kritérium v časovém kroku T vyhodnoceno jako čtverec rozdílu mezi řídicím a řízeným odtokem vody z nádrže (KT = (WT – OT )2 ).

Tabulka 1. Hodnoty zásobních prostorů jednotlivých nádrží
Table 1. Values of storage capacity of each reservoir
mensik-tabulka-1

Shrnutí výsledků

Z důvodu velkého množství řešených variant jsou v příspěvku prezentovány jen ty varianty, které z pohledu přehledného shrnutí mají stěžejní význam. Při řízení zásobní funkce fiktivní nádrže v dolním profilu Kroměříž je dosaženo vypovídajících výsledků při řízení na řídicí odtok odpovídající součiniteli nalepšení α = 0,7. Při řízení s délkou předpovědi na jeden nebo na dva měsíce dopředu dosahuje řízení SM lepších hodnot kritéria než AŘ – P nebo AŘ – R. Při AŘ – P a AŘ – R na více než dva časové kroky dopředu dosahuje adaptivní řízení lepších hodnot kritéria než při řízení SM. Průběhy kritérií u uvažovaných způsobů řízení pro rozdílné délky předpovědí (počet časových kroků lokálního modelu) jsou zobrazeny na obr. 3.

mensik-3
Obr. 3. Dolní profil Kroměříž – řízení na α = 0,7
Fig. 3. Lower profile Kroměříž – control of outflow on the α = 0.7

Výše uvedené skutečnosti platí téměř pro všechny uvažované hodnoty řídicích odtoků. Výjimku tvoří pouze řízení na řídicí odtok odpovídající hodnotě součinitele nalepšení α = 0,75, kde již i v případě délky předpovědi na jeden a dva měsíce dopředu dojde u AŘ – P a AŘ – R k lepším výsledkům, než je tomu u SM.

Na obr. 4 jsou znázorněny průběhy uvažovaných řízení na řídicí odtok odpovídající součiniteli nalepšení α = 0,7 a pro profil Kroměříž. Z důvodu přehlednosti a snadnější orientace v grafu je vybrána pouze část časového období, ve které vznikla při řízení porucha. V případě řízení SM je možno na obr. 4 vidět, že dosahuje nejhlubší poruchy při vzájemném srovnání s oběma variantami adaptivního řízení. Oba případy adaptivních řízení používají délku předpovědi na šest měsíců dopředu. Délka předpovědi šest měsíců je zvolena na základě toho, že od této délky došlo k ustálení hodnoty kritéria K, kritérium se již s rostoucím počtem měsíců předpovědi (kroků lokálního modelu) významně neměnilo. Tato skutečnost je patrná z uvedeného obr. 3. V obou případech adaptivního řízení můžeme vidět, že dosahují lepších výsledků řízení, protože hloubka poruchy není tak velká jako u SM. AŘ – R zde dosahuje mírně lepších výsledků než AŘ – P.

mensik-4
Obr. 4. Vybraný průběh řízení v profilu Kroměříž
Fig. 4. Selected process of outflow control in profile Kroměříž

Při řízení zásobní funkce fiktivní nádrže v horním profilu Vlaské bylo dosaženo shodných výsledků jako u nádrže umístěné v dolním profilu Kroměříž. Výjimku tvoří pouze řízení na hodnotu součinitele nalepšení α = 0,4α = 0,5. Rozdíl spočívá v tom, že AŘ – P zde nedosahuje nikdy lepších výsledků než řízení SM. Důvod je především v minimálním výskytu poruchových měsíců, kdy není dostatek vody, a v nepřesnosti předpovědního modelu, která se výrazněji projeví u nižších průtoků. Obdobným způsobem jako pro dolní profil Kroměříž jsou na obr. 5 a 6 zobrazeny výsledky pro horní profil Vlaské.

mensik-5
Obr. 5. Dolní profil Vlaské – řízení na α = 0,7
Fig. 5. Higher profile Vlaské – control of outflow on the α = 0.7
mensik-6
Obr. 6. Vybraný průběh řízení v profilu Vlaské
Fig. 6. Selected process of outflow control in profile Vlaské

Závěr

Článek si kladl za cíl ověřit vliv polohy nádrže v povodí při inteligentním (adaptivním) řízení zásobní funkce nádrže. Na základě dosažených výsledků je možno konstatovat, že z pohledu počtu předpovídaných měsíců (počtu časových kroků lokálního modelu) je dosaženo v obou profilech podobných výsledků. U předpovědi na jeden až dva měsíce jsou výsledky ve většině případů horší než u řízení SM. S přírůstkem předpovídaných měsíců dojde k postupnému klesání kritéria. K ustálení kritéria dojde při řízení s předpovědí na 5 až 6 měsíců a následně se hodnota kritéria již nemění nebo se mění jen velmi málo.

Adaptivní řízení dosahovala nejlepších výsledků při vyšších hodnotách řízeného odtoku. Samozřejmě není možné nádrž, která je navržena na 0,3násobek dlouhodobého průměrného průtoku, řídit na řídicí odtok, který odpovídá 0,7násobku dlouhodobého průměrného průtoku. Ovšem v důsledku klimatických změň, při kterých lze v průběhu hydrologického roku očekávat výskyt dlouhotrvajících období sucha střídajících se s obdobím přívalových dešťů, můžeme očekávat výrazný pokles dlouhodobého průměrného průtoku. Podle výsledků uvedených v [19] hodnota dlouhodobého průměrného průtoku v našich tocích může klesnout o 20 až 40 %.

Při řízení zásobní funkce nádrže se pokles dlouhodobého průměrného průtoku, při zachování stávajících požadavků na odběr vody (řídicí odtok), projeví tím, že dojde ke zvýšení hodnoty součinitele nalepšení α. Při uvažování pesimistického scénáře, uvažujícího s poklesem dlouhodobého průměrného průtoku o 40 %, by hodnota součinitele nalepšení, při zachování stávajícího požadavku na odběr vody, vzrostla z hodnoty α = 0,3 na hodnotu α = 0,5. V případě, že by došlo i ke zvýšení požadavku na odběr vody, tak se může součinitel nalepšení přiblížit hodnotě α = 0,6. Při řízení na řídicí odtok odpovídající součiniteli nalepšení α = 0,6 dosahuje adaptivní řízení zásobní funkce nádrže dobrých výsledků u obou profilů.

Dosažené výsledky poukazují na možnost budoucího praktického použití adaptivního řízení u nádrží situovaných v horní a i v dolní části povodí. Uvedený adaptivní způsob řízení zásobní funkce by mohl být prostředkem, kterým by bylo možno v budoucnu zefektivnit způsob hospodaření s vodou v nádržích. Obecně můžou inteligentní způsoby řízení představovat podpůrný nástroj pro vodohospodářský dispečink, kterému zejména při řízení složitějších systémů s více nádržemi a s uvažováním více účelů poskytnou vhodnou podporu při procesu rozhodování.

Poděkování

Článek je výsledkem specifického výzkumu FAST­S-16-3444 Návrh hybridní metody pro řízení zásobní funkce nádrže.

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

Souhrn

Problematika nového využívání industriálního dědictví, často označovaná pojmem konverze, je aktuálním trendem dnešní doby. Také věžové vodojemy odstavené z provozu vodovodních sítí a zbavené tak svého původního poslání mohou místo chátrání či demolice nabízet zajímavé alternativy nového života. Pojednání volně navazuje na článek Druhý dech věžových vodojemů vydaný autorem v roce 2012 [1].

korinek-1
Obr. 1. Rozhledna s vodojemem na Suchém vrchu v roce 1933 (archiv Radim Heinich)
Fig. 1. Lookout tower with a water reservoir on Suchý peak in 1933 (Radim Heinich archive)

Úvod

Vodojemy jakožto vodohospodářské stavby zajišťovaly (a dodnes zajišťují) tyto funkce: vyrovnávací, spočívající ve vyrovnání rozdílu mezi rovnoměrným přítokem ze zdroje vody a nerovnoměrným odběrem spotřebiště, tlakovou, spočívající v zajištění potřebného hydrostatického a hydrodynamického tlaku ve spotřebišti, rezervní, pro případ přerušení dodávek vody a poruch ve zdrojové a přítokové části systému, a protipožární [2, 3].

Jedná se o stavby výškově dominantní, které jsou v krajině často z daleka viditelné a přirozeně tak na druhou stranu poskytují výhledy do širokého okolí. Prostorově nezabírají příliš rozsáhlé části pozemku, což je na jednu stranu výhodou při jejich výstavbě (úspora zastavěného území a v souvislosti s tím úspora finančních prostředků), na druhou stranu jsou však jejich interiéry menších rozměrů a nabízejí tak omezené možnosti pro nové využití – jsou málo adaptabilní.

Celá řada věžových vodojemů byla z hlediska architektonického vystavěna zdařile. To dává těmto stavbám určitou výhodu, protože zajímavý vzhled přirozeně upoutá pohled a stává se svým způsobem přitažlivý. Chceme­­‑li z věžového vodojemu udělat turisticky atraktivní místo, je tento aspekt do jisté míry důležitý.

Na území České republiky se podle odborných odhadů nachází více než 1 000 objektů věžových vodojemů různého typu i doby jejich výstavby. Nové využití v současnosti se týká několika desítek staveb, z nichž některé budou blíže představeny.

Metodika

Monitoring věžových vodojemů v rámci činností Společenstva vodárenských věží, jehož je autor příspěvku zakladatelem a provozovatelem, probíhá nepřetržitě od roku 2006 [4]. Jejich dokumentaci tvoří několik činností.

Prvním krokem je identifikace a lokalizace stojících i nestojících věžových vodojemů. Tato činnost je prováděna především na základě průzkumu vytipovaných lokalit, do kterých směřují průzkumy dobové i současné literatury, obrazové dokumentace, mapových podkladů a dalších zdrojů. Konkretizace polohy u již neexistujících staveb probíhá podle dobových ortofotomap a některých dochovaných původních situačních plánů měst, obcí a podniků. Pro získání dalších informací jsou v případě svolení vlastníka či provozovatele realizovány stavebně technické průzkumy objektů přímo na místě. Prověřovány jsou státní i podnikové archivy a příslušné archivy městských a obecních úřadů. Dalším zdrojem informací jsou běžná, ale i odborná dobová periodika či monografie. Malý zlomek informací tvoří výpověď pamětníků.

Výsledky a diskuse

Možnosti nového využití objektů průmyslového dědictví jsou různé. Rozhodujícím hlediskem je zde schopnost daného objektu přijmout novou funkci – někdy hovoříme o tzv. adaptabilitě objektu. Prostorná výrobní hala železobetonové konstrukce původního textilního průmyslu nabízí jiné varianty než prostorově omezená konstrukce úzkého dříku věžového vodojemu. To je dáno tím, že věžový vodojem je pouze část technologického zařízení (v tomto případě vodovodu), a která je tudíž konstrukčně navržena specificky. Věžové vodojemy jsou někdy stavbami až krajně neadaptabilními, což jejich nové využití značně komplikuje [5].

Jedním z důležitých faktorů, který významně ovlivňuje reálné možnosti nového využití vodojemů, je aktuální technický stav objektu. Přestože by toto téma vydalo na samostatné odborné pojednání, lze ve stručnosti zmínit, že nejčastějším stavebně­‑technickým problémem objektů bývá stav stavebních materiálů – zdiva a betonových konstrukcí včetně koroze výztuží. Zde se negativně projevuje vliv zejména typického vlhkého prostředí vodojemů a střídání vnějších klimatických podmínek. Oproti tomu se většinou nevyskytují problémy se statikou objektu, což napovídá o kvalitní a správně provedené práci našich předků při zakládání těchto staveb.

Situace v zahraničí je v porovnání s Českou republikou různorodá. V zemích západní Evropy jsou přestavby věžových vodojemů za účelem nového využití častější než u nás. Z diskusních setkání s kolegy pak vyplývá, že v zemích východní Evropy se tento trend zatím příliš nerozšířil. Ukázkou jednoho ze zdařilých projektů může být rekonstrukce vodojemu v německém Joachimsthalu u Berlína, který si od města na 99 let pronajala dvojice designerů Sarah Phillipsová a Richard Hurding. Šestipatrový byt, který z téměř šedesát let staré věže vznikl, má obytnou plochu 140 m3 a směrem od přízemí se zde postupně nachází pracovny, ložnice s koupelnou, patro s druhým vchodem z přilehlé vyhlídkové věže a kuchyň s jídelnou. Nejvyšší podlaží patří obývacímu pokoji. Přestavby se ujal berlínský architekt Frank Meilchen, investovaná částka přesáhla 15 milionů korun. Dvojice pojmenovala věž Biorama, jako slovní hříčku spojující slova biosféra a panorama. Sousedící vyhlídková věž je přístupná veřejnosti [6].

Věžové vodojemy však nejsou nově využívané pouze v současné době. Vezmeme­­‑li v úvahu, že k výstavbě prvních vodních věží docházelo na našem území v období pozdní gotiky a počátcích renesance, je zřejmé, že některé přestaly sloužit svému poslání již v dávných dobách a stavby převzaly nové funkce. Vodárenská věž Šítkovské vodárny stojící od roku 1592 v jižní části Slovanského ostrova u budovy Spolku výtvarných umělců Mánes a jejíž provoz byl ukončen roku 1881, sloužila před rokem 1989 kupříkladu jako pozorovatelna Státní tajné bezpečnosti ke sledování bytu bývalého prezidenta Václava Havla [7].

Věžový vodojem však mohl také vzniknout tak, že se vložením vodárenské technologie do původního objektu zrodil nový funkční celek. Některé kamenné věže, které byly součástí hradebních systémů měst, se zánikem jejich fortifikační funkce a umístěním potrubního systému a nádrže na vodu staly věžemi vodními (např. Vysoké Mýto, Benátky nad Jizerou, Plzeň) [8].

Existují také věžové vodojemy, u kterých již v době jejich projektování bylo dáno, že budou sloužit i jinému než vodárenskému poslání. Věžový vodojem v Břeclavi dostavěný v květnu 1927 navrhl autor projektové dokumentace autorizovaný inženýr Bohumil Belada na přání břeclavské obce ve dvou variantách – v čistě vodárenské a dále navíc s kopulí pro návštěvníky. Ačkoliv došlo k realizaci právě druhé varianty, není známo, že by nakonec věž k tomuto účelu významněji sloužila. Naopak vodojem postavený na Suchém vrchu v letech 1931–32 podle plánu architekta Antonína Parkmana (obr. 1) již od počátku sloužil jako rozhledna pro turisty. Rezervoár zde již dávno není, vyhlídku si však mohou turisté užívat stále [9].

korinek-2
Obr. 2. Věžový vodojem v Dolní oblasti Vítkovice (2015)
Fig. 2. Water tower in Dolní oblast Vítkovice (2015)

Paměť místa

Věžový vodojem může po svém vyřazení z běžného provozu zůstat důstojným pomníkem připomínajícím minulost daného místa. Stává se přímou vzpomínkou na vyspělost našich předků, ať již technologickou, stavební či architektonickou. Chrudimský železobetonový věžový vodojem dokončený roku 1913 v rámci rekonstrukce zdejšího vodovodu podle projektu firmy Ing. Karel Kress z Prahy [10] byl po svém dlouholetém chátrání před deseti lety z vnější části opraven a stal se součástí areálu společnosti Vodovody a kanalizace Chrudim, a. s. Barevné žlutomodré provedení fasády neodpovídá historické předloze, jedná se o barvy, ve kterých zdejší vodárenská společnost prezentuje své prostory a technologické objekty.

Impozantně působí zděný věžový vodojem stojící od roku 1907 v Plzni v areálu společnosti Plzeňský Prazdroj, a. s. Obdivovat tuto téměř 60 metrů vysokou stavbu (jedná se o jeden z nejvyšších věžových vodojemů na našem území) připomínající pobřežní maják mohou návštěvníci při prohlídce pivovaru [11]. Čerstvě zrekonstruovaný je rovněž věžový vodojem v areálu národní kulturní památky Dolní oblast Vítkovice v Ostravě (obr. 2), který s nádrží objemu 1 200 m3 ve výšce 30 metrů nad terénem upamatovává na svou důležitost v systému vodního hospodářství bývalých vysokých pecí.

Rozhledny

Při hledání nových možností smysluplného využití nabádají věžové vodojemy svou výškovou dominancí přirozeně k přebudování na rozhlednu. Tento trend je v posledních letech také posílen skutečností, že je možno čerpat dotační prostředky například pro turistiku a cestovní ruch, na turisticky významné objekty a podobně (například ROP – Regionální operační program). Hlavním cílem oblasti podpory těchto projektů je využití potenciálu pro udržitelný rozvoj cestovního ruchu v daných regionech [12].

Aby si potencionální návštěvníci mohli užívat výhledů z věžových vodojemů, je zapotřebí zajistit bezpečnou přístupovou cestu do horních částí věže. Ideální variantou je vedení této cesty vnitřními prostory dříku. Pokud to velikost dříku nebo jeho technické řešení neumožňují, buduje se zpravidla přístup venkovní po schodišti. Tímto způsobem se realizovala například přestavba vodojemu v Heřmanově Huti z roku 1908. Objekt patří mezi nejstarší železobetonové věžové vodojemy u nás a původně sloužil pro potřeby pivovaru ve Vlkýši [11]. Střecha akumulační části, která je nesena železobetonovými pilíři a středovým dříkem, dnes slouží jako vyhlídková terasa. Na ní se lze dostat pomocí točitého ocelového schodiště se zábradlím připojeného k objektu. Slavnostní otevření nové rozhledny proběhlo v říjnu roku 2011, cena rekonstrukce činila 3,4 mil. Kč.

Nad rovinatou krajinou u města Kolína ční v jeho západní části 45 metrů vysoký železobetonový věžový vodojem (obr. 3), z jehož rezervoáru o objemu 450 m3 proudila 7. srpna 1930 poprvé voda do rozšířeného kolínského vodovodu. Od druhé poloviny sedmdesátých let 20. století přestal vodojem sloužit svému původnímu poslání a postupně ztrácel svůj lesk. Ten se však nakonec podařilo obnovit, a tak se opravený vodojem stal po 85 letech veřejně přístupnou rozhlednou. Ovšem nemuselo tomu tak být. Původně totiž autor projektu Ing. Dr. Jan Vladimír Hráský počítal s tím, že železobetonová vodní nádrž bude kulovitá (čímž by se stal vodojem jediným svého druhu na našem území), a dá se tvrdit, že takto stavebně řešený rezervoár by pro přestavbu na vyhlídku nebyl příliš vhodný a možná by se záměr vůbec nerealizoval. Konečnou podobu kolínskému vodojemu nakonec vtiskl architekt František Janda [13]. Celkové rozměry a vnitřní řešení objektu umožňují výstup po původním schodišti do patra pod střešní kopulí, odkud pohledový zážitek zpříjemňují desítky informačních panelů směřujících na významné stavby, přírodní zajímavosti a další body v okolí. Součástí expozice je také stručný nástin historie kolínského vodovodu i vodojemu.

korinek-3
Obr. 3. Vyhlídková kopule kolínského vodojemu (2016)
Fig. 3. Lookout dome of the Kolín water tower (2016)

V podobném duchu je rovněž využit železobetonový věžový vodojem se zajímavou konstrukcí čnící nad Třebíčí (obr. 4) v místě zvaném Na Kostelíčku. Dřík s točitým schodištěm má půdorys obdélníku, rohy jižní stěny jsou zaoblené. V horní části vystupuje z dříku válcový rezervoár, který je však umístěn mimo vertikální osu dříku a podepírají jej proto na severní straně dva pilíře. Objekt zakončuje střešní terasa, která dala jasnou odpověď na otázku v době, kdy se pro vodojem z roku 1937 hledalo nové využití. Přestavba přesahující částku 3 mil. Kč probíhala v letech 2014–2015. V prostorách dříku se nachází expozice vývoje třebíčského vodárenství (v každém podlaží vodojemu je expozice jedné z vývojových etap, v dříve nepřístupné komoře vodojemu je možno pustit si projekce videopořadů podle vlastního výběru). Telekomunikační technika byla z hlavní vyhlídkové plošiny přemístěna na nejvyšší plošinu, aby nepřekážela návštěvníkům a zároveň aby nedošlo k poškození techniky [14].

korinek-4
Obr. 4. Věžový vodojem v Třebíči (2015)
Fig. 4. Water tower in Třebíč (2015)

Subtilně vyhlížející věžový vodojem ležící v areálu Národního hřebčínu Kladruby nad Labem, státní příspěvková organizace, doznal při své přestavbě v letech 2014–2015 na rozhlednu viditelných změn, zejména v prostoru bývalé akumulace. Původní rezervoár byl odstraněn a v kruhovém vnějším plášti byly po obvodu proraženy obdélníkové okenní otvory. Přístup do patra pod vyhlídku je umožněn po dodatečně osazeném vnějším ocelovém schodišti, poslední úsek rozhledny je nutno zdolat po jednoramenném schodišti.

Galerie, expozice

V královském Nymburce nalezneme několik věžových vodojemů – secesní z roku 1904, unikátní komínový z roku 1917, drážní uvedený do provozu roku 1950 a nejstarší zdejší vodní věž zvanou Tureckou (obr. 5). Ta stojí od roku 1597 na labském nábřeží a čerpala se do ní voda přímo z řeky Labe. Půdorys stavby tvoří nepravidelný desetihran, vstupuje se do ní půlkruhovým renesančním portálem. Svému účelu přestala sloužit na počátku 1. světové války, kdy stále ještě zásobovala jednu kašnu na náměstí. V dlouhém období let 1990–2012 prošla stavba postupnou důkladnou obnovou dosahující částky 5,5 mil. Kč. Citlivě opravené interiéry včetně točitého kamenného schodiště jsou po předchozí domluvě přístupné veřejnosti a nabízejí zajímavé prostory pro připravované expozice v rámci činností města [15].

korinek-5
Obr. 5. Turecká věž v Nymburce nabízí zajímavé prostory (2016)
Fig. 5. Interior of the Turkish tower in Nymburk offers interesting spaces (2016)

Českobudějovická vodárenská věž z roku 1724 získala svou dnešní novogotickou podobu a výšku 44 metrů při úpravě roku 1882. Zároveň zde došlo v té době k umístění válcové nýtované nádrže o objemu 250 m3 a v patře pod ní obdélníkové nádrže o objemu 38 m3, která sloužila jako záloha při čištění a opravách hlavní nádrže. Kamennou věží lze v současnosti v rámci prohlídky vystoupat po dřevěném schodišti až do patra pod válcový rezervoár a užít si zajímavé pohledy na město. V přízemí stojí za zmínku zasklený suterén s původním potrubím, u východní strany paty věže z vnější stany sgrafito od místního malíře Richarda Kristinuse zobrazující městský znak a v okolí vodárny informační panely o historickém vývoji vodovodu v Českých Budějovicích [16].

Na první pohled bizarní spojení dvou světů vzniklo ve věžovém vodojemu v Třeboni – v secesní vodárenské věži z roku 1909 postavené podle architektonického návrhu Jana Kotěry (obr. 6) je umístěna Galerie buddhistického umění. Realizace je však povedená. Teprve otevřený prostor směrem vzhůru zužujícího se válcového dříku a do kruhu zaoblené stěny dají skvěle vyniknout i více než deset metrů dlouhým pásům pláten malířského umění Mongolska, Tibetu, Číny a Japonska. První architektonické studie současných úprav interiéru vytvořil Ing. Stanislav Toman, konečnou verzi projektu pak dotvořil Štěpán Klečka. Slavnostní otevření proběhlo 19. května 2013 za přítomnosti Jeho Ctihodnosti Chamba Lamy D. Čojdžamce [17].

korinek-6
Obr. 6. Galerie buddhistického umění ve vodojemu v Třeboni (2016)
Fig. 6. Gallery of Buddhist art in the water tower in Třeboň (2016)

Drážní věžové vodojemy patří mezi poměrně značně ohrožené industriální dědictví. Vznikaly od poloviny 19. století v souvislosti s výstavbou parostrojní železnice na našem území. Jelikož již dlouhá léta neslouží svému poslání, jsou většinou ve špatném technickém stavu, značně zchátralé a mnohé jsou zdemolované. Přitom svými stavebními a konstrukčními parametry nabízí zajímavé možnosti pro nové využití.

Budova vodárny ve stanici Pardubice­‑Rosice byla postavena v roce 1871 při budování tratě z Rosic nad Labem do Havlíčkova Brodu. První patro nese dvě vodní nádrže, každou o objemu 30 m3. V levém křídle se nacházely dvě kanceláře a v pravém křídle byt strojníka. Počátkem osmdesátých let 20. století vodojem definitivně dosloužil a stal se skladištěm, později obydlím pro bezdomovce. V roce 2000 si objekt vodárny pronajal Pardubický spolek historie železniční dopravy a do roku 2003 prováděl kompletní renovaci objektu včetně opravy střechy. Postupně zde probíhala instalace exponátů a sbírkových předmětů s tematikou železniční historie, které se vážou na region Pardubicka včetně přilehlých tratí, a muzeum se zpřístupnilo veřejnosti. Stavba byla v roce 2006 prohlášena kulturní památkou ČR. Dnes jsou expozice umístěny ve všech prostorách vodárny i v jejím blízkém okolí [18].

Malé vodárenské muzeum se nachází ve vybraných prostorách kladenského vodojemu z roku 1936. Ten je unikátní tím, že se jedná o vůbec první vodojem na našem území postavený celý z oceli a obezděný cihlovým zdivem. Prostory staré vodárenské věže v historické části Plzně z první poloviny 16. století jsou zase součástí prohlídkové trasy historického plzeňského podzemí.

korinek-7
Obr. 7. Vodojem ve Vratimově s nepůvodním ochozem (2016)
Fig. 7. Water tower Vratimov with unoriginal gallery (2016)

Byty, místa odpočinku

Zrekonstruovat objekt věžového vodojemu k bydlení bývá poměrně těžší, než přebudovat jej na rozhlednu. Interiér většinou nenabízí dostatek potřebného prostoru, protože objekt je orientován vertikálně. Rovněž finanční náklady mohou dosahovat částek několika desítek milionů korun. Přesto existuje na našem území několik zajímavých realizací.

Přestavbu osmdesát pět let starého vodojemu ve Vratimově (obr. 7) zahájil její současný majitel v roce 2001. Postupná a citlivě pojatá rekonstrukce přeměnila vnitřní prostory na příjemné místo relaxace a ateliér zároveň. Netradičně byl v objektu zachován původní kruhový rezervoár (při těchto přestavbách se nádrž zpravidla odstraní a ponechá se pouze vnější obvodový plášť), osvětlení interiéru přirozeným světlem bylo vyřešeno soustavou zrcadel. Nově došlo k vybudování nepůvodního ocelového ochozu se zábradlím vedoucího kolem horní části, tato přístavba však nenarušila celkový architektonický dojem objektu. Konverze vratimovského vodojemu byla také na konci roku 2014 prezentována na výstavě Výzkumného centra průmyslového dědictví FA ČVUT v Galerii Jaroslava Fragnera Industriální topografie/Architektura konverzí 2005–2015.

Ambiciózní projekt přestavby 42 metrů vysokého vodojemu v Praze­‑Libni započal v roce 2008. Značně zchátralý věžový vodojem se tak po 104 letech od svého postavení firmou František Schlaffer dočkal opravy. V rámci rekonstrukce, jejíž projekt zpracoval architekt Zbyněk Pšenička z firmy Faber Project a která probíhala ve spolupráci s památkovým odborem, došlo k obnově vnějšího pláště vodojemu, včetně navrácení původních zdobných prvků (šambrán, říms, pilastrů a podobně), které byly v minulosti při neodborných stavebních zásazích setřeny. Pod věží začal být budován komunikační uzel propojující vlastní věž s prostory relaxačního centra, v druhé části rohového pozemku částečně zapuštěné garáže a další objekty. Vodojem je po částečné kolaudaci a je připravený na dobudování komfortního mezonetového bytu se sportovně relaxačním centrem, výtahem a podzemní garáží pro osm automobilů. Rezidence Water Tower, jak se věž nyní nazývá, je nabízena exkluzivně k prodeji za částku 130 milionů Kč. K tomu však musí budoucí vlastník připočíst přibližně dalších 50 milionů Kč na úpravy interiéru [19].

K trvalému bydlení je rovněž přizpůsoben drážní vodojem v Chotěboři nedaleko Bílku. Objekt patřil v minulosti drahám a dodával měkkou říční vodu ze studny u řeky Doubravy do dalšího drážního vodojemu na chotěbořickém nádraží. Podle letopočtu, který stavitelé vytesali do kamene umístěného nad horními okny, byl třípatrový vodojem postaven roku 1879. V jarních a letních měsících vyniká udržovaná zahrada rozprostírající se kolem vodojemu [20].

Romantická renesanční vodárenská věž v Jičíně (obr. 8) stojící na hrázi rybníku Kníže je využívána jako galerie. Vnitřní prostory stavby čtvercového půdorysu, o níž se první zmínka objevila již v roce 1502, představují koncept starobylého ubytování. Na pěti podlažích se zde nacházejí ložnice, koupelna, salonek, vstupní hala a sklepní šenk, nábytek a vybavení jsou převážně z masivního dřeva. Všechny místnosti byly rekonstruovány a vybaveny na základě návrhů odborníků na dobovou architekturu a interiéry. Ve věži mohou být po dohodě s majitelem vystavována umělecká díla [21].

korinek-8
Obr. 8. Podkrovní ložnice ve vodárenské věži v Jičíně (2016)
Fig. 8. Attic bedroom in a water tower in Jičín (2016)

Nosiče telekomunikační techniky a reklamy

Novou funkci může objekt věžového vodojemu získat i v době, kdy je stále ještě v provozu. Výškové stavby jsou obecně vhodné pro umístění telekomunikační techniky, jejíž rozmach se v posledních desetiletích stupňuje. Celá řada vodojemů tak nese na různých místech antény, vysílače a další zařízení, která jsou pro jejich provoz nezbytná. Umístění těchto technologických systémů však také v mnoha případech narušuje architektonický vzhled stavby a původní záměr autora návrhu. Jedním příkladem z mnoha je 50 metrů vysoká vyrovnávací věž v Praze­‑Radlicích, kterou ve formě tří válců postavených do trojúhelníka a vzájemně spojených konkávními skleněnými profily navrhl světově známý architekt Ing. Karel Hubáček. Dnes je horní část stavby obklopena ocelovou pětipatrovou konstrukcí nesoucí telekomunikační zařízení a celý tento komplex zakrývá zaoblené vrcholky válců i barevné provedení horní části.

Ukázkou citlivého přístupu může být řešení provedené na věžovém vodojemu zkolaudovaného roku 1932 v Benátkách nad Jizerou (obr. 9). Na ploché střeše, která samozřejmě nabízí lepší možnosti než věž v Radlicích, je uchycena masivní ocelová příhradová konstrukce výšky 8,6 metru a hmotnosti 14 tun. Ta svým tvarem komolého čtyřbokého jehlanu hmotu věže příjemně zakončuje bez narušení celkového pohledového dojmu na konstruktivistický vodojem [22].

Věžové vodojemy nám mohou rovněž vhodně posloužit jako nosiče reklam. Často jsou tímto způsobem využívány zejména typizované ocelové montované vodojemy (např. aknagloby či hydrogloby), kdy je reklamní nápis nanesen přímo na vnější plášť akumulačního prostoru. V některých případech se místo nátěru používají reklamní bannery, které však mnohdy nepůsobí vzhledně. Běžně jsou reklamní nápisy v noci osvětleny. Kromě klasické firemní reklamy mohou vodojemy také nést znaky a symboly měst a obcí.

Z chrámu vody chrámem boha

Na našem území bychom našli jeden netradiční případ, kdy původní objekt věžového vodojemu v podstatě zanikl (přičemž ale nebyl demolován) a došlo ke vzniku zcela nové stavby. A není určitě bez zajímavosti, že uvedený příklad je přeměnou stavby ryze technické ve stavbu sakrální.

Jedná se o přestavbu vodní věže a sýpky stojící v minulosti před zámkem Stránov v Jizerním Vtelnu. V horní části věže byl umístěn kotel (nádrž), který napájela voda ze Skalského potoka a následně se rozváděla po Stránově a Vančurově. Objekty podle žádosti arcibiskupa pražského Antonína Petra z Příchovic přestavěl Jan Václav hrabě z Příchovic na kostel (provedl pražský architekt F. Hegera), jenž byl následujícího roku 1763 od zmíněného arcibiskupa zasvěcen sv. Václavovi [23].

korinek-9
Obr. 9. Konstrukce s telekomunikační technikou na střeše vodojemu v Benátkách nad Jizerou (2015)
Fig. 9. Construction of telecommunications technology on the roof of water tower in Benátky upon Jizera (2015)

Netradiční vývoj má za sebou také samostatně stojící zvonice kostela sv. Pavla v Ostravě­‑Vítkovicích. Ta byla roku 1882 navržena jako věžový vodojem (ve věži se nacházely dva ocelové vodojemy o celkovém obsahu 50 m3 umístěné 14,2 metru nad terénem) a požární pozorovatelna. Stavbu ve výšce 21,8 metru zakončovala jednoduchá stanová střecha. Z dochovaných plánů je zřejmé, že se počítalo s pozdějším dobudováním objektu na věž kostela (na plánu se doslovně uvádí „V případě potřeby může být postaveno výše a použito jako kostelní věž“). K dostavbě došlo nejpozději do října roku 1886 (věž byla zvýšena o zvonici a ukončena vysokou jehlanovou střechou), kdy byl čerstvě dostavěný kostel zasvěcen sv. Pavlovi na počest tehdejšího ředitele železáren Paula Kupelwiesera [24].

O dalších věžových vodojemech již jen stručně. Památkově chráněná vodárenská věž bývalé Petržilkovské vodárny v Praze dnes slouží jako kancelářské prostory. Tubus věže, postavené koncem 16. století, citlivě propojuje se sousední budovou ocelová prosklená lávka nad plavebním kanálem podle návrhu Ing. Petříkové. Kancelářské využití se rovněž našlo v prostorách pseudorenesančního vodojemu z roku 1894 v Mladé Boleslavi (sídlí zde Odbor stavební a rozvoje města a regionu). Na penzion a restauraci byl v letech 2005–2006 firmou Tchas, spol. s r. o., přestavěn železobetonový věžový vodojem v Bohumíně. Náročná přestavba původního objektu z roku 1935 činila přibližně 25 milionů korun, k věži na východní straně nově přiléhá šachta s proskleným výtahem a schodištěm. Ubytování systému BnB nabízí stará vodárenská věž ve Slaném na Fortenské ulici, na soukromé ubytování byl v minulosti přestavěn věžový vodojem v Brně­‑Řečkovicích [25, 26].

Aktuální dění

I v současné době probíhá několik projektů rekonstrukcí měnící věžové vodojemy na stavby s novým využitím. Unikátní vratislavická zauhlovací věž architekta Leopolda Bauera, nesoucí ve svých útrobách zároveň vodojem, je momentálně přebudovávána spolkem AvantgArt, z. s., na kulturní centrum Zauhlovačka, které by mělo sloužit jednak jako výtvarný ateliér, jednak jako řemeslné dílny.

Restaurátorské práce probíhají na vodárenské věži bývalých Nových mlýnů na Novém Městě v Praze. Na jaře roku 2017 se v ní počítá s otevřením expozice o hasičích a požárech, celkové náklady jsou odhadovány na částku 50 mil. Kč. V rekonstrukci je rovněž již dávno nefunkční věžový vodojem v Praze­‑Michli postavený podle návrhu architekta Jana Kotěry v roce 1907, komplexní rekonstrukce by se měl také dočkat vodojem v Praze­‑Bubenči, který dlouhá léta sloužil čajovně a aktivitám dětí. Těm by měl být znovu zpřístupněn i po plánované opravě.

Vzácný oktogonální komín s vodojemem stojící od roku 1920 v obci Vilémov­‑Zahořany (obr. 10) se díky aktivitám Svazu českých komínářů a týmu Fabriky.cz podařilo zachránit a přesvědčit majitele (obec Vilémov) o jeho zachování. Komín, který je významným orientačním prvkem na nově vzniklé cyklostezce, by měl být výhledově přebudován na rozhlednu [27].

korinek-10
Obr. 10. Návrh využití komínového vodojemu v Zahořanech jako rozhledny (autoři návrhu Jana Hořická a Jan Pustějovský, 2015)
Fig. 10. Proposal for the use of the water chimney reservoir as a lookout tower in Zahořany (authors of proposal Jana Hořická and Jan Pustějovský, 2015)

Závěr

Současný trend zvýšeného využívání věžových vodojemů k novým účelům na našem území je patrný. Aktuální jsou zejména přestavby na rozhledny doplněné muzejními prostory či expozicemi, zaměřenými převážně na vodárenství. Zázemí zde mohou také najít různé galerie a ateliéry. Přestavby na věže k bydlení patří většinou mezi projektově i finančně náročnější projekty, přesto se realizují. Vodojemy mohou také zůstat důstojnými památníky připomínajícími historii místa bez nutného užití jejich interiérů. Při jakékoliv úpravě stávajících objektů je vhodné důkladně zvážit smysl nového využití a mít zpracovaný kvalitní projekt jak po stránce stavební, tak architektonické. Věžové vodojemy jsou nám stále na očích.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

V předložené studii byly testovány vybrané lineární a nelineární regresní modely, které popisují vzájemný vztah mezi parametry modelu Bilan, které jsou stanoveny na základě meteorologických a hydrologických řad a mezi retenčními charakteristikami stanovenými na základě vybraných geomorfologických charakteristik povodí.

img_2478_uprava

Odvozené lineárně regresní modely umožňují odhad parametrů modelu Bilan na základě retenčních charakteristik, které odhadují retenci v ploše povodí S3, a charakteristik, které odhadují retenci v nivě povodí Smax, St a Dd. Uvedený příspěvek prezentuje první výsledky regionální analýzy zaměřené na kvantifikaci retenčních charakteristik analýzou geomorfologických charakteristik povodí.

Úvod

Retence vody v povodí je jedním z klíčových faktorů, které utvářejí 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.

Jeden ze základních přístupů kvantifikace dynamiky celkové retence vody v povodí je založen na aplikaci matematického modelu hydrologické bilance, který umožňuje kontinuální simulaci hydrologické bilance pro vybraný řešený časový úsek. Celková retence je následně stanovena na základě podrobné analýzy simulovaných toků a zásob výsledné hydrologické bilance povodí. V podmínkách České republiky je pro potřeby řešení celé řady souvisejících inženýrských úloh využíván celistvý model hydrologické bilance Bilan [1, 2]. Model Bilan umožňuje popsat dynamiku jednotlivých zásob vody v povodí, která je vyjádřena jejich časovými řadami. K tomu účelu jsou používány vybrané časové řady meteorologických a hydrologických veličin.

Vedle simulací celkové retence kontinuálním modelem hydrologické bilance existuje celá řada empirických přístupů, které poskytují odhad retence vody v povodí. Jedním z nejrozšířenějších je empirický postup, který využívá čísla odtokových křivek (CN křivky) pro stanovení odhadu maximální retence povodí [3].

Dále celá řada studií poukazuje na vzájemný vztah mezi hydrologickým systémem povodí a geomorfologickými charakteristikami povodí [4–6]. Tyto vztahy je možné použít pro regionalizaci hodnot vybraných parametrů hydrologického modelu, která je založena na využití fyzikálních geomorfologických charakteristik povodí [4, 5]. V případě existence vzájemného vztahu mezi geomorfologickými charakteristikami povodí a parametry hydrologického modelu je možné kvantifikovat vliv nově navrhovaných retenčních opatření [7]. Podmínkou kvantifikace je existence vztahu mezi retenčními opatřeními a geomorfologickými charakteristikami [4].

Cílem předloženého příspěvku je popis vzájemného vztahu vybraných geomorfologických charakteristik povodí a vybraných parametrů hydrologického modelu Bilan, které nejvíce ovlivňují celkovou retenci vody v povodí. Na základě odvozených vztahů bude následně možné kvantifikovat vliv vybraných retenčních opatření v povodí na celkovou retenci vody v povodí.

Materiál a metody

Data povodí LAPV

V předložené studii byly použity dva druhy dat. První byl tvořen měsíčními meteorologickými a hydrologickými řadami pro povodí řešených v rámci Generelu lokalit pro akumulaci povrchových vod (LAPV). Druhý soubor dat je tvořen prostorovými daty, která umožňují stanovit vybrané charakteristiky povodí.

Pro každé povodí byla provedena kalibrace hydrologického modelu Bilan, jejímž výsledkem bylo stanovení hodnot parametrů modelu Bilan pro dané povodí LAPV. V předložené studii byly testovány parametry Spa a Grd.

maca-1
Obr. 1. Výsledky lineárního modelu krokové regrese pro parametr Spa; A) shoda mezi Spa stanoveným na základě kalibrace modelu Bilan a Spa stanoveným geomorfologickou analýzou; B) závislost Spa stanoveným geomorfologickou analýzou na průměrném sklonu říční sítě St
Fig. 1. Results of stepwise linear regression model for Spa parameter; A) scatter plot of Spa estimated using the Bilan model and Spa estimated using geomorphological analysis; B) relationship between Spa estimated using geomorphological analysis and average slope of river network

Parametr Spa vyjadřuje velikost nelineárního zásobníku zásoby půdní vody a intercepce v povodí v mm, který určuje část retence vody v povodí. Zvýšením hodnot Spa je zvýšena uvedená část celkové retence vody v povodí. Parametr Grd je součinitel zásobnosti akumulačních prostorů, které kontrolují základní odtok. Snížením hodnot Grd dochází ke zpomalení základního odtoku v povodí.

Analýza vzájemného vztahu geomorfologických charakteristik a parametrů modelu Bilan byla provedena na souboru vybraných 53 povodí LAPV. Na základě GIS analýz byly stanoveny pro každé povodí následující geomorfologické charakteristiky povodí: A – plocha povodí [km2]; CN1, CN2, CN3 – čísla odtokových křivek pro tři předchozí vláhové poměry; S1, S2, S3 – maximální retence povodí stanovená metodou CN pro tři typy předchozích vláhových poměrů [mm]; Dd – hustota říční sítě [km/km2]; L – celková délka říční sítě [km]; S – průměrný sklon říční sítě [%]; Sp – sklon povodí [%], Smax – maximální lokální sklon povodí [%].

Regresní modely

Pro stanovení vzájemného vztahu mezi vybranými parametry modelu Bilan (Spa a Grd) a geomorfologickými charakteristikami povodí (deskriptory) byly použity následující regresní modely: model vícerozměrné lineární regrese, model krokové regrese a nelineární regresní model založený na Gaussově procesu [8].

Vícerozměrný model lineární regrese určuje každý parametr modelu Bilan pomocí lineární kombinace hodnot vybraných geomorfologických charakteristik a neznámých parametrů, které byly stanoveny standardní metodou nejmenších čtverců [9].

Model krokové regrese pomocí iteračního výpočtu identifikuje vhodný soubor geomorfologických charakteristik, které vysvětlují testované parametry modelu Bilan. Pro potřeby řešení byl použit jednoduchý prunning algoritmus [10], který iterační výpočet začíná s modelem s největším počtem deskriptorů. V každé iteraci je následně postupně odebírán/přidáván deskriptor s nejmenším podílem na vysvětlení celkového rozptylu na základě výsledků F­‑testu [9]. Iterační výpočet končí nalezením vhodného souboru statisticky významných deskriptorů. Pro výpočet modelem krokové regrese byly použity, v rámci každé iterace, modely vícerozměrné lineární regrese. Výsledný model krokové regrese je tedy vícerozměrný model lineární regrese, který předpovídá parametry modelu Bilan souborem statisticky významných deskriptorů geomorfologických charakteristik povodí.

Model nelineární regrese založený na Gaussově procesu je popsán funkcí střední hodnoty a kovarianční funkcí analyzovaného souboru dat. Pro vyjádření kovarianční funkce byly použity RBF funkce. Identifikace parametrů byla provedena metodou viz [11]. Pro stanovení hodnot parametrů Spa a Grd byly testovány soubory různých kombinací dvou a tří geomorfologických deskriptorů.

Celý výpočet byl proveden ve statistickém prostředí R, regresní modely Gaussova procesu byly počítány pomocí balíku kernlab [12].

Výsledky

Kalibrace modelu Bilan pro povodí LAPV

Pro kalibraci modelu Bilan byla využita data 53 povodí zpracovaných v rámci Generelu lokalit pro akumulaci povrchových vod (Generel LAPV). Pro stanovení hodnot parametrů Spa a Grd byl použit manuální a automatický kalibrační postup. Kvalita kalibrace byla ohodnocena na základě porovnání pozorovaných a vypočtených hodnot měsíčních výšek odtoku koeficientem determinace (NS) a hodnotami průměrné absolutní odchylky (MAE).

Hodnoty koeficientu determinace se nacházely v intervalu (0,03; 0,75). Průměrná hodnota NS byla rovna 0,48, medián 0,51, 50 % povodí bylo nakalibrováno s hodnotami NS mezi 0,38 a 0,59, u 25 % povodí byly výsledky kalibrace ohodnoceny hodnotou NS mezi 0,59 a 0,75.

Hodnoty průměrné absolutní odchylky se nacházely v intervalu (1,91; 13,68). Průměrná hodnota MAE byla rovna 7,64 mm, medián 6,73 mm, 50 % povodí bylo nakalibrováno s hodnotami MAE mezi 5,50 mm a 9,83 mm, u 25 % povodí byly výsledky kalibrace ohodnoceny hodnotou MAE mezi 1,91 mm a 5,50 mm.

Identifikované hodnoty parametru Spa se pohybovaly v rozpětí 23 mm a 163 mm, průměrná hodnota Spa byla rovna 84,13 mm, medián 80,43 mm, 50 % povodí mělo hodnotu Spa mezi 64,39 mm a 108,60 mm, u 25 % povodí byla celková retence půdního a intercepčního zásobníku mezi 108,60 mm a 163 mm, pro 25 % povodí s nejnižší hodnotou Spa byla hodnota parametru nalezena mezi 23 mm až 64 mm.

Identifikované hodnoty parametru Grd se nacházely v rozpětí 0,05 a 0,50 mm, průměrná hodnota Grd byla rovna 0,52, medián 0,25, 50 % povodí mělo hodnotu Grd mezi 0,20 a 0,31, u 25 % povodí byla hodnota součinitele zásobnosti pro zásobník podzemní vody mezi 0,31 a 0,50, pro 25 % povodí s nejnižší hodnotou Grd byla hodnota parametru nalezena mezi 0,05 až 0,20.

Kroková regrese

Pro stanovení parametru Spa byl identifikován následující lineární model na základě krokové regrese:

 

Spa = 0,71 S3 + 88,91 Dd – 8,89 St + 65,76             (1)

 

kde hlavní soubor deskriptorů je tvořen S3 maximální retencí pro III. typ předchozích vláhových podmínek [mm]; Dd je hustota říční sítě povodí [km/km2] a St průměrný sklon říční sítě v [%]. Celý soubor představuje statisticky významné vstupní veličiny, což bylo potvrzeno výsledky F testu a t­‑testů, koeficient determinace lineárního modelu je roven 0,33. Výslednou závislost ukazuje obr. 1 a. Nejtěsnější lineární shodu mezi hodnotami Spa a použitými deskriptory vykazuje vztah mezi sklonem toku a Spa (viz obr. 1b).

maca-2
Obr. 2. Výsledky lineárního modelu krokové regrese pro parametr Grd; A) shoda mezi Grd stanoveným na základě kalibrace modelu Bilan a Grd stanoveným geomorfologickou analýzou; B) závislost Grd stanoveným geomorfologickou analýzou na průměrném sklonu říční sítě St
Fig. 2. Results of stepwise linear regression model for Grd parameter; A) scatter plot of Grd estimated using the Bilan model and Grd estimated using geomorphological analysis; B) relationship between Grd estimated using geomorphological analysis and average slope of river network

Pro parametr Grd byl krokovou regresí stanoven následující lineární model:

 

Grd = 0,02 St – 0,003 Smax + 0,23       (2)

 

kde soubor deskriptorů je tvořen St průměrným sklonem říční sítě v [%], Smax maximálním lokálním sklonem v povodí v [%]. Opět výsledný model obsahuje statisticky významné vysvětlující geomorfologické veličiny podle F testu a t­‑testů, koeficient determinace je roven 0,17 (viz obr. 2a). Nejtěsnější shodu deskriptorů a hodnot Grd opět vykazoval vztah mezi Grd a sklonem říčního systému St (viz obr. 2b).

Jak je patrné ze závislostí na obr. 1b2b při implementaci revitalizačních opatření, které vedou ke snížení podélného sklonu toků v povodí, bude zvýšena celková retence v povodí. Rovnice 1 a 2 umožňují kvantifikovat retenci pomocí odhadu hodnot parametrů Spa a Grd a následném využití při simulaci hydrologické bilance modelem Bilan.

Nelineární regrese – Gaussovský proces

Na základě testování různých nelineárních regresních modelů byly pro oba parametry vybrány následující modely. Parametr Spa byl odhadován pomocí St průměrného sklonu říční sítě v [%] a hodnot odtokových křivek CN2 pro druhý typ předchozích vláhových poměrů. Parametr Grd byl odhadován na základě celkové délky říční sítě v povodí Lt [km] a hodnot odtokových křivek CN3 pro třetí typ předchozích vláhových poměrů.

maca-3
Obr. 3. Kalibrace a validace nelineárního regresního modelu, černě jsou znázorněny výsledky kalibrace, červeně jsou zobrazeny výsledky validace
Fig. 3. Calibration and validation results of nonlinear regression model, black dots show the calibration dataset and the red dots show the validation dataset

Validační postup nelineárních regresních modelů, založených na Gaussovském procesu, se skládal z kalibrace regresních modelů na kalibračních souborech dat, validace byla provedena pro osm náhodně vybraných povodí, která nebyla zahrnuta do kalibračního souboru. Validační výsledky modelů obou parametrů ukazují grafy na obr. 3.

Kvalita kalibrace regresního modelu pro Spa byla kvantifikována lineárním modelem mezi hodnotami parametru SpaBILAN stanovenými na základě meteorologických a hydrologických časových řad a hodnotami SpaGAUSSPR stanovenými na základě geomorfologických charakteristik. Koeficient determinace pro kalibrační soubor byl roven 0,81, pro validační soubor 0,82. MAE byla rovna 11 mm pro kalibrační soubor a 25 mm pro validační soubor.

Kvalita regresního modelu pro parametr Grd byla opět ohodnocena lineárním regresním modelem mezi GrdBILAN stanoveným na základě meteorologických a hydrologických časových řad a hodnotami GrdGAUSSPR stanovenými na základě geomorfologických charakteristik. Koeficient determinace pro kalibrační soubor byl roven 0,74, pro validační soubor 0,72. MAE byla rovna 0,04 pro kalibrační soubor a 0,05 pro validační soubor.

Výsledný vztah mezi parametry odvozenými na základě použitých geomorfologických charakteristik ukazuje obr. 4.

Diskuse

Podle výsledků kalibrace byl úspěšnější nelineární regresní model než lineární regresní model. Při hledání vhodného nelineární regresního modelu byly zkoušeny různé soubory deskriptorů. Uvedené modely byly úspěšnější než zmíněné lineární modely. Podobné výsledky byly dosaženy v práci [5].

maca-4
Obr. 4. Vztah mezi Spa, průměrným sklonem říční sítě a CN2 číslem odtokových křivek (levá část obrázku); vztah mezi Grd délkou říční sítě a číslem odtokových křivek CN3 (pravá část obrázku)
Fig. 4. The relationship between Spa and average slope of river network St and curve number CN2 (left part of the figure); the relationship between Grd and length of river network and curve number CN3 (right part of the figure)

Skladba deskriptorů a odvozené vztahy jsou logické, např. zvýšení zásob podzemní vody může být dosaženo revitalizačním opatřením, jehož záměrem je zvětšení celkové délky toků, v rámci nichž je předpokládáno zvýšení infiltrace v nivním systému. Odvozený regresní model pro parametr Grd umožňuje rámcově kvantifikovat vliv tohoto opatření na hydrologický systém povodí. Podobně při snížení hodnoty CN změnou land use a zpomalením odtoku souborem revitalizačních opatření, které snižují průměrný sklon říční sítě, dojde ke zvýšení retence v povodí, která je charakterizována hodnotou parametru Spa. Odvozené regresní vztahy je možné alternativně stanovit souhrnnou regionální kalibrací modelu Bilan podle postupu [7].

Závěr

V předložené studii je navržen metodický postup, který dále umožňuje rámcově kvantifikovat vliv přírodě blízkých retenčních opatření na hydrologický systém povodí. Navržený postup umožňuje stanovit hodnoty parametrů modelu Bilan pro povodí, jehož hydrologický systém je ovlivněn plošnými a liniovými přírodě blízkými retenčními opatřeními. Na výsledky studie bude navazovat posouzení vlivu souboru retenčních opatření kontinuální simulací hydrologické bilance modelem Bilan v povodích LAPV.

Poděkování

Tento článek vznikl v rámci řešení 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 Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie, Technologie vody, vodárenství, čistírenství.

Souhrn

Příspěvek přináší stručnou souhrnnou informaci o projektu Stanovení množství nelegálních drog a jejich metabolitů v komunálních odpadních vodách – nástroj pro doplnění údajů o spotřebě drog v České republice (identifikační číslo projektu VG 20122015101) se zkráceným názvem DRAGON a o mezinárodní konferenci 2nd International Conference on „Wastewater­‑based drug epidemiology“, která se konala ve dnech 11.–15. 10. 2015 ve švýcarské Asconě.

c%e2%95%a0ieladenka_zima_2012

Úvod

Přestože slovo droga má více významů, většinou se všem vybaví spojení s něčím nezákonným. Užívání nelegálních drog je celospolečensky nežádoucí záležitost, hledají se cesty k omezení jejich spotřeby. Tato spotřeba se obvykle monitoruje prostřednictvím dotazníkových akcí, údaji zjištěnými při policejní práci – kriminální činy spojené s požitím nebo získáváním drog a údaji ze zdravotnictví – choroby vzniklé na základě zneužívání drog.

Jako doplňková metoda se v současnosti využívá analýza komunálních odpadních vod – epidemiologie odpadních vod (WBE – wastewater­‑based epidemiology). Epidemiologii odpadních vod byl položen základ na přelomu let 1999 až 2000 [1] a poprvé byla aplikována v povodí řeky Pád [2]. Od dob svého vzniku se stala plnohodnotnou rozvíjející se disciplínou, která spojuje práci expertů z mnoha oborů.

Zpočátku byla epidemiologie odpadních vod využívána především pro sledování nezákonných látek (drog), léčiv atd. v odpadních vodách, a tím ke zjišťování stavu spotřeby drog, případně léčiv ve sledovaných lokalitách, především městských aglomeracích. V dnešní době je tento způsob sledování spotřeby drog v dané lokalitě využíván na celém světě. Zároveň však dochází k rozšiřování spektra sledovaných látek o další markery, které umožňují zjistit další informace o populaci – zdravotní stav, spotřebu alkoholu atd.

O tom, jak rozšířený obor epidemiologie odpadních vod je, svědčila i 2nd International Conference on „Wastewater­‑based drug epidemiology“, která se konala ve dnech 11.–15. 10. 2015 ve švýcarské Asconě.

V první části tohoto příspěvku je prezentován projekt DRAGON realizovaný v letech 2012 až 2015 ve VÚV TGM, v. v. i., druhá část je věnována výše zmíněné konferenci.

Projekt DRAGON

V České republice byl epidemiologický přístup ke sledování spotřeby drog aplikován v projektu Stanovení množství nelegálních drog a jejich metabolitů v komunálních odpadních vodách – nástroj pro doplnění údajů o spotřebě drog v České republice (identifikační číslo projektu VG 20122015101) se zkráceným názvem DRAGON. Tento projekt byl řešen v rámci Programu bezpečnostního výzkumu České republiky v letech 2010–2015 (BII/2 – VS) a byl financovaný formou dotace z rozpočtové kapitoly Ministerstva vnitra České republiky. Cílem projektu bylo zavést vhodnou analytickou metodu pro měření koncentrací vybraných látek v komunálních odpadních vodách, pomocí této metody analyzovat odebrané vzorky a zpětnou kalkulací spočítat látkové odnosy u jednotlivých drog. Součástí projektu byla i Sociodemografická studie včetně analýz prostorového rozložení obyvatelstva a identifikace rizikových skupin uživatelů návykových látek (drog). Tuto studii zpracovala společnost Accendo – Centrum pro vědu a výzkum, o. p. s., se sídlem v Ostravě [3].

Řešitelský tým prošel během řešení projektu mnoha změnami, klíčovými osobami byli Věra Očenášková, Petr Tušil, Alena Svobodová, Danica Pospíchalová a Petra Kolářová.

Hlavním výstupem projektu byla Metodika aplikace epidemiologie odpadních vod pro stanovení odnosu nezákonných látek (drog) v České republice (http://www.vuv.cz/files/pdf/220/221_certifikovana_metodika_pro_stanoveni_
odnosu_drog_stanoveni_def.pdf).

Původní počet aglomerací zapojených do projektu (deset) se díky výborné spolupráci s místními čistírnami odpadních vod postupně podařilo rozšířit na dvacet pět, jejich lokalizace je znázorněna na obr. 1. V jednotlivých městech proběhly sedmidenní, v Ostravě pak 14denní odběrové kampaně, při kterých byly odebírány 24hodinové slévané vzorky. Každý rok byly kampaně realizovány ve čtyřech termínech, a to v dubnu, červnu, září a listopadu. V Praze, Brně, Ostravě, Ústí nad Labem, Plzni, Frýdku­‑Místku, Orlové, Havířově, Karviné a Českém Těšíně probíhal monitoring dva roky (celkem tedy 8 odběrových kampaní), v ostatních lokalitách byl jejich počet nižší. Hlavní odběrová místa byla na přítoku na čistírnu odpadních vod po hrubém předčištění. Tam, kde to umožňovala stoková síť, byla další odběrová místa situována i v uzlových bodech stokové sítě. Příklad z Brna je na obr. 2.

ocenaskova-1
Obr. 1. Lokalizace sledovaných čistíren odpadních vod v České republice
Fig. 1. Localization of monitored WWTP in the Czech Republic

Odebrané vzorky odpadních vody byly analyzovány metodou on­­‑line SPE – LC­‑MS/MS po ionizaci elektrosprejem v pozitivním nebo negativním modu [4].

Ve vzorcích odpadních vod byly sledovány původní drogy a z důvodu jejich přeměny v organizmu i jejich významné metabolity, které jsou také vylučovány do odpadních vod. Ke zpětné kalkulaci se u některých drog vychází právě z těchto metabolitů a nikoliv z látek původních. Sledovány byly tyto sloučeniny:

  • amfetaminy (metamfetamin (pervitin), amfetamin, 3,4-methylen­‑dioxy­‑N­‑methylamfetamin (MDMA, extáze));
  • kokain a jeho metabolity benzoylekgonin a kokaethylen;
  • opioidy (heroin, morfin, metabolit 6-acetylmorfin);
  • LSD;
  • buprenorfin;
  • metadon a jeho hlavní metabolit EDDP;
  • efedrin a pseudoefedrin;
  • tramadol;
  • THC­‑COOH (hlavní metabolit marihuany).

Vedle nelegálních drog byly sledovány i látky používané pro substituční léčbu – metadon a buprenorfin, prekurzory využívané pro výrobu drog (efedrin a pseudoefedrin) a účinná látka léčiv předepisovaných na bolesti opioid tramadol, který je často zneužíván [5].

Výsledky projektu a porovnání s Evropou

Celkem bylo v průběhu projektu odebráno a zanalyzováno více než 2 500 vzorků odpadních vod, ve všech vzorcích byly nezákonné drogy, jejich metabolity a další sledované látky nalezeny. Koncentrace jednotlivých analytů (ng/l) byla zpětnou kalkulací přepočtena na mg/den/1 000 obyvatel [6]. Díky tomuto přepočtu lze mezi sebou porovnávat jednotlivé sledované lokality.

Kromě porovnání jednotlivých sledovaných lokalit v rámci České republiky bylo provedeno také srovnání s evropskou studií realizovanou v letech 2011–2013 [7].

Extáze (MDMA) je typickou „party“ drogou. Její spotřeba výrazně stoupá o víkendech a hudebních akcích. V České republice byla nejvyšší spotřeba této drogy v Praze, následovalo Brno, Plzeň a Ostrava. Po dobu konání hudebního festivalu Summer City Fest v Plzni a festivalu Colours of Ostrava stoupla spotřeba extáze proti průměru v uvedených městech až šestkrát. Ve srovnání s Evropou se Česká republika pohybuje na evropském průměru.

Nejvyšší spotřeba kokainu, jehož užívání má také víkendový charakter, byla opět v Praze, dále potom v Plzni, Ústí nad Labem a v Brně. V mnoha evropských městech je spotřeba několikanásobně vyšší, Česká republika se pohybuje těsně pod průměrem.

Spotřeba metamfetaminu (pervitinu) v České republice je naopak několikanásobně vyšší než v Evropě. Na prvním místě v České republice je Ústí nad Labem. Některé zjištěné koncentrace byly extrémně vysoké, a byly ze statistického hodnocení vyloučeny. Protože ve stejných vzorcích byly naměřeny i velmi vysoké koncentrace efedrinu, který slouží k výrobě této drogy, a nálezy byly v lokalitách, ve kterých lze předpokládat výskyt nezákonných varen pervitinu, je nanejvýš pravděpodobné, že došlo ke kontaminaci odpadních vod právě z těchto varen. Dalšími městy s vysokou spotřebou metamfetaminu jsou Plzeň, Praha a Ostrava.

Rovněž spotřeba marihuany je v České republice vysoká. Pořadí českých měst podle její spotřeby je Praha, Plzeň, Ostrava a Brno. Srovnání s Evropou nebylo možné, protože nebylo zřejmé, jakým způsobem byla provedena zpětná kalkulace. Ve studii, s kterou byly výsledky porovnávány [7], nebyl uveden použitý přepočítávací faktor.

Na rozdíl od Evropy je v České republice relativně nízká spotřeba amfetaminu – nejvyšší nálezy jsou přibližně 15× nižší než nejvyšší nálezy v Evropě. Pořadí v ČR je Ústí nad Labem, Praha, Ostrava a Plzeň.

Tramadol je účinná látka řady léků předepisovaných na bolest (Tramal, Mabron, Noax). Řadí se mezi opioidy a může na něj vzniknout závislost. Často je také zneužíván. Jeho spotřeba o víkendech narůstá až třikrát. Detailněji jsou výsledky uvedeny ve sborníku z konference Hydrochémia 2016 [8]. Průběžné výsledky projektu byly prezentovány také na několika mezinárodních konferencích, zejména pak na konferenci v Asconě.

2. mezinárodní konference Wastewater­‑bassed drug epidemiology, 10.–15. 10. Ascona, Švýcarsko

Konference se zúčastnilo 80 expertů z 23 zemí ze čtyř světadílů. Bylo předneseno 44 ústních prezentací, v plakátové sekci bylo prezentováno 18 posterů, 9 z nich bylo představeno formou bleskové prezentace. Ústní příspěvky byly rozděleny do osmi sekcí. Českou republiku zastupovaly tři příspěvky autorů z VÚV TGM, v. v. i. (jedna přednáška (Očenášková), dvě plakátová sdělení (Tušil, Kvíčalová)).

Přednášky v sekci Monitoring informovaly o využití epidemiologického přístupu k monitorování spotřeby nezákonných látek. Bezesporu jednou z nejvýznamnějších byla prezentace Kevina Thomase. Informoval o výsledcích celoevropské studie, která probíhala v letech 2011 až 2015 celkem ve 42 evropských zemích. Z této studie jasně vyplývá, že je nanejvýš vhodné doplnit stávající metody zjišťování spotřeby drog analýzou odpadních vod [7]. Dalšími zajímavými příspěvky přinášejícími informace z mimoevropského prostředí byly prezentace Xiqing Li z Číny a Cobuse Gerbera z Jižní Austrálie. Jak v Číně, tak v Jižní Austrálii je převládající drogou metamfetamin. V Evropě dominuje metamfetamin jen v některých oblastech – severské země, část Německa (Sasko), Česká republika.

Odběry odpadní vody jsou realizovány většinou na přítoku na čistírnu. V sekci Transformace byly příspěvky zabývající se chováním jednotlivých látek při průtoku kanalizačním systémem. Například v příspěvku Ann­‑Kathrin McCall (Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology) bylo řešeno rozdílné chování jednotlivých látek v přítomnosti či nepřítomnosti biofilmu. Například benzoylekgonin (metabolit kokainu) a MDMA (extáze) se za určitých podmínek v přítomnosti biofilmu transformují. Tato transformace obecně může mít vliv na přesnost zpětného výpočtu spotřeby nezákonných drog.

Při zpětné kalkulaci je velmi důležitý korekční faktor, který vyjadřuje poměr molekulárních hmotností zvolené drogy a specifické látky (metabolitu nebo nezměněné drogy) násobený průměrnou procentuální metabolizací drogy na zvolený metabolit, popř. původní drogu, prochází­­‑li droga organismem částečně nezměněna. Emma Gracia­‑Lor z italského Instituto di Ricerche Farmacologiche „Mario Negri“ představila studii, na jejímž základě navrhuje upřesnění korekčních faktorů pro zpětný výpočet spotřeby drog. Pro porovnání spotřeby drog v jednotlivých lokalitách je velmi důležité používat stejný korekční faktor.

Rychle se vyvíjející přístrojová technika umožňuje analyzovat látky ve stále nižších koncentracích, s lepším rozlišením jednotlivých látek, přesnější identifikací. V sekcích Analytika/NPS (nové psychoaktivní substance), Enanciometrické profilování a Alkohol/festivaly/NPS byly zajímavé příspěvky z této oblasti.

Přednáška Wayna Halla z University of Qeensland, Centre for Youth Substance Abuse Research z Austrálie uvedla sekci, která se zabývala řešením etických a legálních problémů spojených s využitím monitoringu spotřeby drog prostřednictvím analýzy odpadních vod. Při využití tohoto postupu v malých lokalitách (zábavní centra, školy, vězeňská zařízení) je nutné prezentaci výsledků věnovat zvláštní pozornost, aby nedošlo např. k nevhodné interpretaci prostřednictvím médii.

Sledování způsobu užívání drog se věnovala ve své studii Lisa Benaglia (Ecole des Sciences Criminelles, University of Lausanne, Švýcarsko). V průběhu trvání týdenního hudebního festivalu byly odebírány vzorky tak, aby byly zachyceny rozdíly v aplikaci drog v průběhu jednoho festivalového dne i celého festivalu. Spotřeba kokainu, marihuany a metamfetaminu v průběhu celého festivalu mírně stoupala, ale byla stejná jako průměrná spotřeba ve Švýcarsku, spotřeba extáze (MDMA) a amfetaminu byla v průběhu festivalu několikanásobně vyšší. Během jednoho dne průběžně stoupala spotřeba extáze (MDMA), zatímco kokain byl pravděpodobně konzumován před začátkem festivalového dne.

Několik dalších přednášek bylo věnováno využití epidemiologického přístupu ke sledování konzumace alkoholu a nikotinu.

ocenaskova-2
Obr. 2. Spádové oblasti a odběrová místa na kanalizační síti města Brno
Fig. 2. Catchment areas and sampling places of Brno sewerage system

Novému směřování využití epidemiologického přístupu byla věnována poslední sekce Nové metody, další látky. Prostřednictvím sledování různých biomarkerů a specifických metabolitů v odpadních vodách je a bude možno sledovat zdravotní stav populace.

Konference byla velmi zajímavá a přínosná a je zřejmé, že epidemiologie odpadních vod se bude i nadále rozvíjet.

Další možnosti využití epidemiologického přístupu k analýze odpadních vod jasně definuje Kasprzyk­‑Hordern. Komunální odpadní vody obsahují komplexní směs chemických látek včetně humánních metabolitů – biomarkerů. Kvantitativní měření těchto specifických látek poskytne informaci např. o způsobu stravování, zdravotním stavu, výskytu chorob, spotřebě alkoholu, léčiv či expozici populace environmentálním a potravinovým kontaminantům [9].

Závěr

Projekt Stanovení množství nelegálních drog a jejich metabolitů v komunálních odpadních vodách – nástroj pro doplnění údajů o spotřebě drog v České republice splnil svůj účel a přinesl údaje o spotřebě nezákonných drog a dalších látek v 25 městech České republiky. Celkově v těchto městech žije více než třetina obyvatel Česka. Byla certifikována metodika, která je plně kompatibilní s postupy používanými v Evropě i v dalších mimoevropských lokalitách.

Modifikace metodiky pro malé lokality byla a je již využívána ve spolupráci s policií České republiky především v Moravskoslezském kraji. V některých školách v tomto kraji byly ve stejném časovém úseku provedeny dotazníkové akce, slinné testy na přítomnost drog a odběry a analýza příslušných odpadních vod. Ukázala se významná shoda mezi slinnými testy a rozbory odpadních vod. Epidemiologický přístup k analýze odpadních vod má velký potenciál a bylo by přínosné, kdyby tento přístup byl i nadále aplikován, rozvíjen a využíván jak ve VÚV TGM, v. v. i., tak v rámci České republiky.

Poděkování

Všechny odebrané vzorky byly zpracovány v Referenční laboratoři složek životního prostředí a odpadů VÚV TGM, v. v. i.

Projekt by nebylo možno realizovat bez úzké spolupráce s následujícími klíčovými institucemi a subjekty v oblasti vodovodů a kanalizací: Pražské vodovody a kanalizace, a. s., Vodárna Plzeň, Ostravské vodárny a kanalizace, a. s., Severočeské vodovody a kanalizace, a. s., Brněnské vodárny a kanalizace, a. s., VEOLIA Voda Česká republika, a. s., Severomoravské vodovody a kanalizace, a. s., CHEVAK Cheb, a. s., Moravská vodárenská, a. s., Severočeská vodárenská společnost, a. s., Vodárny a kanalizace Karlovy Vary, a. s., ČEVAK, a. s.

Posted by & filed under Aplikovaná ekologie.

Souhrn

V předloženém článku jsou shrnuty výsledky testování metody charakterizace užívání vody v systému posuzování životního cyklu v podmínkách České republiky. Zvolená metoda umožňuje robustní vyjádření užívání vody v ekvivalentních hodnotách referenčního systému. Metoda je postavena na potenciálu obnovitelnosti vodních zdrojů. Pro aplikaci metody v České republice byly odvozeny hodnoty charakterizačního faktoru pro jednotlivá hydrologická povodí III. řádu v České republice. Takto získané hodnoty byly porovnány s hodnotami spočítanými pro konkrétní profily Českého hydrometeorologického ústavu. Dále bylo provedeno stanovení vodní stopy pomocí testované metody procesu výroby elektrické energie ve vybraných elektrárnách a teplárnách ČR. Vzhledem k tomu, že zvolená metoda nepokrývá problematiku dopadů na lidské zdraví či ekosystémy, tak zjištěné hodnoty představují (pouze) „vodní stopu nedostatku vody procesu výroby elektrické a tepelné energie v elektrárnách a teplárnách“.

img_2337_uprava

Úvod

Vodní stopa je odborný výraz, který se ve vodohospodářské praxi začal objevovat od 90. let minulého století. Vodní stopa byla definována jako celkové množství vody, které je použito přímo či nepřímo pro produkci se zahrnutím množství spotřebované a znečištěné vody [1]. Tento koncept prošel určitou formou kritiky, která poukazovala na skutečnost, že takto definovaná vodní stopa nijak nevypovídá o dopadech, které užívání vody přináší. Komunita zabývající se posuzováním životního cyklu přišla s vlastním chápáním pojmu vodní stopy a Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO) vyvinula a vydala normu zařazující vodní stopu do kategorie posuzování životního cyklu [2]. V rámci inventarizace životního cyklu (LCI – Life Cycle Inventory) jsou shromážděny veškeré informace o vstupech a výstupech během celého životního cyklu posuzovaného produktového sytému. Ve vztahu k vodní stopě je to pak zjištění množství vody užité či spotřebované během životního cyklu. Následně je pak během fáze analýzy dopadů (LCIA – Life Cycle Impact Analyses) zjištěné množství použité či spotřebované vody převedeno pomocí tzv. charakterizačních faktorů na jednotky vyjadřující tzv. „midpointové“ kategorie dopadu [3]. Jedním z charakterizačních faktorů, který je běžně využíván pro charakterizaci „spotřeby vody“ je Water Stress Index (WSI) [4]. Existuje ovšem i řada dalších charakterizačních faktorů [5]. Koncept Water Stress Indexu je sice běžně zahrnut do nejrozšířenějších LCA databází, ale je mu vytýkáno [6], že se jedná o syntetický ukazatel stanovený na základě výsledků hydrologických modelů s problematickým fyzikálním vyjádřením, který nerozlišuje mezi zdroji vody (srážky, podzemní vody, povrchové vody).

ansorge-1
Obr. 1. Konceptuální diagram faktoru nedostupnosti vody vyjádřený pomocí potřebné plochy území (převzato se svolením autorů z: [7])
Fig. 1. Conceptual diagram of the water unavailability factor in terms of the required land area (reproduced with permission from: [7])
This figure is distributed under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0).

V reakci na některé nedostatky Water Stress Indexu byla v roce 2015 publikovaná metoda [7], která je založena na posouzení obnovitelnosti vodních zdrojů v řešeném území. Na rozdíl od Water Stress Indexu (a jemu podobných charakterizačních metod) nevyužívá tato metoda pro konstrukci charakterizačního faktoru hodnotu užívání vod v řešeném území, takže nemohou nastat situace, kdy je užívání vody započítáno „dvakrát“ [6]. Mezi další výhody metody patří schopnost prostorové a časové diferenciace i rozlišení jednotlivých typů zdrojů.

Metodika

Popis testované metody

Myšlenka charakterizačního faktoru postaveného na obnovitelnosti vodních zdrojů vychází z předpokladu, že dopad užití jednotkového množství vody je nepřímo úměrný schopnosti zdroje toto množství dodat/nahradit. Prakticky jediným zdrojem vody jsou dešťové srážky. V povodí s nedostatkem vody/srážek musí být k dispozici větší plocha nebo delší čas k vytvoření požadovaného množství vody. Jinými slovy potenciální dopad může být vyjádřen jako plocha povodí nebo doba potřebná k získání jednotkového množství vody v každém zdroji. Charakterizační faktor je definován rovnicí 1.

ansorge-vzorec-1
kde fwuax,ljecharakterizační faktor „nedostupnosti vody“ pro zdroj x v místě l,
Ax,lmnožství vody v definovaném čase ve zdroji x v místě l,
Aref plocha potřebná k získání jednotkového množství vody v definovaném čase za referenčních podmínek,
Tx,lčas potřebný k získání jednotkového množství vody z definované plochy ve zdroji x v místě l,
Trefčas potřebný k získání jednotkového množství vody z definované plochy za referenčních podmínek.

       

Hodnoty Ax,lTx,l  jsou definovány rovnicemi 2 a 3.

ansorge-vzorec-2 ansorge-vzorec-3
kdeQA,refjereferenční množství vody na jednotku času [m3/rok],
QT,refreferenční množství vody na jednotku plochy [m3/m2],
Px,lroční schopnost vodního cyklu obnovit zdroj x v místě l [m/rok].

 

Referenční množství vody může mít libovolnou hodnotu. Autoři metody při stanovení referenční hodnoty [7] vychází z přibližného průměru celosvětových srážek na 1 m2 plochy zemského povrchu, který činí přibližně 1 000 mm. Tuto hodnotu používají pro vyjádření charakterizačního faktoru jak pro srážky, tak pro zdroje povrchových a podzemních vod s vysvětlením, že veškeré zdroje sladké vody pocházejí ze srážek. Globální průměrnou hodnotu srážek tak považují za vhodný ukazatel pro vážení obnovitelnosti vodních zdrojů (za obnovitelné zdroje nejsou v tomto smyslu považovány podzemní vody bez možnosti doplňování ze srážek, které se stejně v ČR nevyskytují). Výsledná vodní stopa, stanovená touto metodou, se vyjadřuje v m3 H2Oekv., což lze fyzikálně interpretovat jako množství referenčních srážek. V případě použití referenčních hodnot navržených autory metody pak jako množství průměrných srážek na Zemi.

Celkový odtok lze považovat za odpovídající přirozené schopnosti obnovy podzemních vod ze srážek. Celkový odtok se skládá z přímého a základního odtoku. Přímý odtok je tvořen ze srážek a základním odtokem se rozumí ta část celkového odtoku, která pochází z podzemních zdrojů. Množství přímého i základního odtoku je vymezeno hydrologickým cyklem a je možno jej považovat za teoretické maximální množství využitelné společností (poznámka: tento předpoklad zanedbává požadavek na zachování ekologických průtoků, ať již budou definovány jakkoliv; zároveň však není principiálně v rozporu s myšlenkou šedé vodní stopy [1]).

Tabulka 1. Ukázkový příklad výpočtu vodní stopy „nedostatku vody“ (převzato z: [7])
Table 1. Example of water scarcity footprint calculation (source: [7])
ansorge-tabulka-1

Při srážkách 1 000 mm/rok je třeba 1 m2 a doby 1 rok k dosažení referenční hodnoty 1 m3. Faktor nedostupnosti vodních zdrojů fwua = 1,0. Pro vysvětlení aplikace metody uvažujme povodí o ploše 1 km2 se srážkami 500 mm/rok, odtokem povrchových vod o velikosti 100 000 m3/rok a základním odtokem 50 000 m3/rok. V tomto povodí se srážkami 500 mm/rok je potřeba k dosažení referenčního objemu 1 m3 buďto plocha 2 m2 nebo doba 2 let. Charakterizační faktor srážek (precipitation – p) fwuap= 1000⁄500 = 2. Pokud odtoková výška z povodí činí 100 mm/rok (např. z povodí o ploše 1 km2 = 1 mil. m2 odteče za rok 100 000 m3), pak je charakterizační faktor odtoku povrchových vod (surface water – sw) fwuasw= 1000⁄100 = 10. Obdobně charakterizační faktor podzemních vod (ground water – gw) fwuagw= 1000⁄50 = 20.

Potenciální dopad užívání vody v povodí pak může být vypočítán pro jednotlivé zdroje vynásobením součtu užívání každého zdroje jeho charakterizačním faktorem podle rovnice 4.

ansorge-vzorec-4
kde fwuaxl jecharakterizační faktor „nedostupnosti vody“ pro zdroj x v místě l,
WSFvodní stopa nedostatku vody (water scarcity footprint) založená na potenciálním dopadu [m3 H2Oekv.],
WIx,lvýsledek inventarizační analýzy užívání vody vycházející ze spotřeby vody ve zdroji x v místě l [m3].

Pokud v popisovaném povodí je pro nějaký produkt, službu, instituci či proces spotřebováno 2,0 m3 dešťových srážek, 1,5 m3 povrchových vod a 0,5 m3 podzemních vod, je vodní stopa „nedostatku vody“ 44,0 m3 H2Oekv. (viz obr. 1tabulku 1).

Hodnoty charakterizačního faktoru pro povodí III. řádu

Hodnotu charakterizačního faktoru fwuasw lze snadno získat z dat poskytovaných Českým hydrometeorologickým ústavem podle rovnice 5. V případě studií LCA však často dochází k situaci, kdy v rámci posuzovaného životního cyklu je využíváno velké množství různých zdrojů vody a získání potřebných dat od ČHMÚ by bylo časově a finančně značně náročné. Proto byl otestován i modelový přístup, kdy pro výpočet charakterizačního faktoru fwuasw byly použity hydrologické charakteristiky povodí 3. řádu odvozené pomocí modelu BILAN. Podrobný postup stanovení hydrologických charakteristik uvádí článek z roku 2015 [8]. Základní charakteristiky vypočítané modelem BILAN a použité pro zpracování charakterizačního faktoru jsou údaje o srážkách a celkovém odtoku vztažené k příslušnému dílčímu povodí 3. řádu. Pro tyto charakteristiky byly spočítány hodnoty charakterizačního faktoru fwuapfwuasw (tabulka 2). Za referenční hodnoty pro stanovení charakterizačních faktorů byla použita hodnota srážek 1 000 mm/rok na plochu 1 m2, tj. stejné hodnoty jako používají autoři testované metodiky [7]. Volba těchto referenčních podmínek umožní přímá srovnání s jinými studiemi využívajícími stejné „globální“ referenční podmínky.

Tabulka 2. Charakterizační faktor „nedostupnosti vody“ (fwua) pro povodí 3. řádu a referenční podmínky fwuaref = 1,0
Table 2. Factor of water unavilibility (fwua) for watershed 3rd order and reference fwuaref = 1.0
ansorge-tabulka-2

Pro řešení větších povodí, skládajících se z několika hydrologických povodí 3. řádu, se vypočítá hodnota průměrného charakterizačního faktoru celého povodí fw͞u͞a͞sw podle rovnice 6. Pro porovnání dosažených výsledků bylo vybráno 34 profilů s uveřejněnými hydrologickými údaji [9]. Z dostupných údajů ČHMÚ pak byla stanovena hodnota charakterizačního faktoru fwuasw-CHMU podle rovnice 5 a porovnána s vypočítaným charakterizačním faktorem fw͞u͞a͞sw v případě složených povodí nebo fwuasw.

ansorge-vzorec-5
kde fwuasw-CHMU jeprůměrný charakterizační faktor „nedostupnosti vody“ stanovený na základě údajů ČHMÚ,
QAprůměrný průtok stanicí ČHMÚ [m3/s],
Aplocha povodí [km2].

   

                                         

       ansorge-vzorec-6          

kdefw͞u͞a͞swjeprůměrný charakterizační faktor „nedostupnosti vody“ povrchových vod,
fwuaswcharakterizační faktor „nedostupnosti vody“ povrchových vod v povodí l,
Qlroční odtok z povodí l [m3],
Plroční odtoková výška z povodí l [m],
Llplocha povodí l [m2],
Prefroční srážky v referenčních podmínkách [m/rok].

                                              

Výběr energetických provozů

Testování metody v podmínkách České republiky proběhlo na údajích o operativní spotřebě vody ve vybraných energetických provozech České republiky. Pro každý energetický provoz byla analýzou povolení podle zákona č. 76/2002 Sb. (o integrované prevenci a omezování znečištění) identifikována dotčená povodí III. řádu, která tvoří povodí energetického provozu (viz tabulku 3). Pro každé povodí energetického provozu, které je tvořeno dvěma a více povodími III. řádu, pak byla stanovena „průměrná“ hodnota charakterizačního faktoru fw͞u͞a͞sw podle rovnice 6.

Tabulka 3. Vodní stopa energetických provozů (pouze proces generování energie v provozu bez upstream a downstream procesu)
Table 3. Water scarcity footprint of Energy units (only power generation proces without downstream and upstream processes)
ansorge-tabulka-3

Pro vyhodnocení vodní stopy energetických provozů byly použity údaje o výrobě elektrické energie a tepla ve vybraných energetických provozech, pro které byly k dispozici údaje o spotřebě vody na výrobu elektrické energie a tepla za období 2004–2013 (viz tabulku 3). Podrobná informace o způsobu zpracování dat je obsažena v článku z roku 2016 [10].

Výsledky

V první části řešení byly porovnány hodnoty spočtených charakterizačních faktorů pro hydrologická povodí 3. řádu s hodnotami spočtenými přímo z dat pro konkrétní profily ČHMÚ. Jak vyplývá z tabulky 4, tak u 16 ze 35 profilů (46 %) byly rozdíly mezi stanovenými charakterizačními faktory do ±10 %. U dalších osmi profilů (23 %) se rozdíl hodnot faktorů pohybuje mezi ±10 % až ±15 %. Bohužel, ve čtyřech případech (11 %) je rozdíl vyšší než 25 %.

Cílem tohoto článku však není testování výsledků hydrologického modelu, ale popis možností aplikace charakterizačního faktoru v rámci LCA studií. Nezbývá proto než upozornit budoucí zpracovatele studií LCA, že použití modelových výstupů v rámci komplexních hodnocení typu LCA je v obecné rovině možné (a někdy dokonce nezbytné), ale vždy je třeba provádět verifikaci a validaci jak používaných dat, tak dosažených výsledků. Pravděpodobné vysvětlení vysokých rozdílů u některých povodí je v nejistotách s užíváním vod, neboť modelované hodnoty odpovídají „přirozenému“ stavu, zatímco hodnoty ČHMÚ vycházejí z měřených hodnot, a tudíž jsou ovlivněny současným užíváním vod.

Druhá část řešení se zabývala stanovením vodní stopy samotného procesu produkce energie ve vybraných energetických provozech (viz tabulku 3). Potvrdily se očekávané výsledky, že vodní stopa energetických provozů s průtočným chlazením je obecně nižší než vodní stopa provozů s recirkulačním chlazením. Situace u obou jaderných elektráren pak již naznačuje smysl LCA. Ačkoliv je specifická spotřeba obou jaderných elektráren podobná (1,979, resp. 2,079), tak dopad výroby elektrické energie v obou elektrárnách je již výrazně odlišný (7,48, resp. 11,74 m3 H2Oekv./MWh). Zjednodušeně lze prohlásit, že na proces výroby 1 MWh energie v elektrárně Dukovany je potřeba 11,74 m3 referenčního množství vody, které bylo stanoveno jako „průměrné celosvětové srážky“, zatímco v elektrárně Temelín pouze 7,48 m3.

Tabulka 4. Porovnání hodnot charakterizačních faktorů pro profily ČHMÚ a stanovených z hydrologických charakteristik profilů a z hydrologických charakteristik povodí III. řádu
Table 4. Comparison of values of characterisation factor of Czech Hydromet. Institute profiles computed from characteristics of profiles and characteristics of catchment
ansorge-tabulka-4

Je to dáno tím, že jaderná elektrárna Dukovany leží na méně vodném toku s menším povodím a nižší odtokovou výškou. Proto, ačkoliv její specifická spotřeba vody na výrobu 1 MWh energie činí jen 105 % specifické potřeby jaderné elektrárny Temelín, tak vodní stopa procesu produkce 1 MWh elektrické a tepelné energie je o 57,0 % vyšší než vodní stopa procesu produkce elektrické a tepelné energie v jaderné elektrárně Temelín. Je třeba si ale uvědomit, že tyto poměrové ukazatele platí pouze pro samotný dílčí proces výroby elektrické a tepelné energie v energetickém provozu. Vzhledem k tomu, že v rámci testování metody nebyla stanovena vodní stopa ostatních procesů v rámci životního cyklu (těžba primárních surovin, jejich úprava, doprava, nakládání s vyhořelým palivem, distribuce vyrobené energie atd.), nelze tyto stanovené poměry vztahovat k celému životnímu cyklu obou elektráren.

Vodní stopa testovaných provozů se pak odvíjí od množství produkované energie a je vyjádřena v m3 H2Oekv./rok. Takto získaná hodnota pak laicky řečeno představuje množství „průměrných celosvětových srážek“, které jsou „spotřebovány“ v energetickém provozu za rok. Je třeba upozornit, že se jedná pouze o jednu dílčí část vodní stopy, která je vztažena pouze k samotnému procesu výroby energie v elektrárně/teplárně, tj. není to hodnota vodní stopy celého životního cyklu produkce elektrické a teplené energie v těchto provozech.

Diskuse

Testovaná metoda se ukázala jako snadno použitelná. Pro lokální studie LCA je možné jako referenční množství použít průměrné srážky v České republice namísto „globálních“ srážek. Použití průměrných srážek v České republice lze doporučit zejména pro aplikace s kratším časovým krokem, tj. např. pro řešení po měsících, kdy je možno jako referenční uvažovat reálné měsíční srážky, zatímco v případě „globálních“ srážek lze použít 1/12 z ročních globálních srážek.

Autoři metody také předpokládají, že veškerá voda je dostupná pro užití, což samozřejmě je pouze teoretický předpoklad. V reálných podmínkách není možno využít ani veškeré srážky, ani veškerý odtok z povodí. Z pohledu aplikačního využití není zásadní problém např. u povrchového odtoku odečíst „minimální zůstatkový průtok“ či jinak definovaný „ekologický průtok“. V případě podzemních vod a srážek však tato konstrukce již není tak jednoznačná. Navíc se tímto rozšířením ztrácí určitá elegance navrženého konceptu a nezávislost konceptu na subjektivním rozhodování, neboť rozhodnutí o tom, co „se bude odečítat“, je subjektivní rozhodnutí řešitele studie.

Z principu metody vyplývá, že metoda není úplně vhodná pro některé aplikace například typu rozhodování o dopadech na dostupnost lokálních vodních zdrojů v různých lokalitách. Neboť výsledky charakterizačního modelu mají jen nepřímou vazbu na skutečnou dostupnost vody v místě posuzování.

V prezentovaných údajích nejsou také zahrnuty ztráty vody výparem z nádrží, které jsou součástí vodního hospodářství jednotlivých elektráren. V případě jaderné elektrárny Temelín představuje ztráta výparem z nádrže Hněvkovice přibližně 7 % rozdílu mezi odběrem a vypouštěním pro jadernou elektrárnu Temelín. V případě jaderné elektrárny Dukovany tvoří výpar z VD Dalešice-Mohelno dokonce okolo 14 %. Dále nejsou v této testovací aplikaci uvažována rozdílná místa odběrů a vypouštění, které mohou hrát při aplikaci metody značnou roli, např. elektrárna Temelín odebírá vodu z povodí 1-06-03, ale vypouští odpadní vody do povodí 1-07-05, korektní výpočet vodní stopy by měl veškeré odběry pro elektrárnu Temelín v povodí 1-06-03 uvažovat jako ztráty a naopak vypouštění v povodí 1-07-05 jako zisk vody s rozdílnými hodnotami charakterizačního faktoru.

Závěr

Charakterizační model postavený na obnovitelnosti vodních zdrojů se ukázal jako snadno použitelný nástroj umožňující použít jak data získaná měřením (či z nich odvozená), tak výsledky matematických modelů. Pro usnadnění aplikace metody v praxi byla připravena tabulka charakterizačních faktorů srážek a celkového odtoku pro jednotlivá povodí III. řádu. Testování ukázalo, že v případě vstupních dat z matematických modelů je důležitá validace a verifikace použitých dat, protože pro některá povodí jsou výsledky zatíženy chybou přesahující ±10–15 %. Konkrétní aplikace na 32 vybraných elektrárnách a teplárnách ukázala, že vodní stopa ve smyslu posuzování životního cyklu je nižší v provozech s průtočným chlazením oproti provozům s cirkulačním chlazením.

Testovaná metoda neřeší míru současného užívání vodních zdrojů a předpokládá, že veškerý odtok je dostupný uživatelům. Testovaná metoda také nijak neřeší problematiku degradace vod, vliv na ekosystémy a člověka. Pro tato posuzování životního cyklu je třeba použít jiné charakterizační metody. Výsledky zjištěné pomocí testované metody je možno označit pouze za vodní stopu nedostatku vody (Water scarcity footprint).

Poděkování

Článek vznikl v rámci projektu QJ1520322 Postupy sestavení a ověření vodní stopy v souladu s mezinárodními standardy řešeného s finanční podporou Ministerstva zemědělství v rámci Programu zemědělského aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje Komplexní udržitelné systémy v zemědělství 2012–2018 „KUS“. Charakteristiky povodí III. řádu spočítané modelem BILAN vznikly v rámci projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice, který je spolufinancován Evropskou unií – Evropským fondem pro regionální rozvoj, Státním fondem životního prostředí ČR a Ministerstvem životního prostředí ČR v rámci Operačního programu Životní prostředí. Údaje o operativní spotřebě vody v tepelných elektrárnách a teplárnách byla připravena v rámci projektu TD020113 Dopady socio­ekonomických změn ve společnosti na spotřebu vody řešeného s finanční podporou Technologické agentury České republiky.

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

Souhrn

Říční dřevo je významnou součástí vodních toků, ve kterých ovlivňuje hydraulické, morfologické i biologické vlastnosti. Pro potřeby správy vodních toků a omezení povodňových rizik je důležité znát faktory, které zvyšují stabilitu dřeva a brání jeho odplavení při zvýšených průtocích. Na základě analýzy vlastností 160 kusů říčního dřeva v korytě Moravy v CHKO Litovelské Pomoraví byly zjištěny charakteristiky významné pro stabilitu říčního dřeva v této oblasti. Analýza byla provedena logistickým regresním modelem a jako statisticky významné identifikovala následující charakteristiky: délka kmene, výška uložení vůči běžné hladině, míra zazemnění, přítomnost kořenů a rozlišení, zda jde o kmen živý či odumřelý. Aplikací modelu na konkrétní kus lze vypočítat modelovanou pravděpodobnost stability. Pokud je z důvodů zachování přirozeného stavu koryta požadováno ponechání stabilních kusů říčního dřeva, měly by být tyto charakteristiky respektovány. Modelované pravděpodobnosti korelovaly se subjektivním odhadem stability s koeficientem determinace R2 = 0,57.

chalupska%e2%95%a0u_slat%e2%95%a0i_s%e2%95%a0iumava_1_uprava

Úvod

Termínem říční dřevo označujeme stromy a jejich části, které se přirozenými způsoby nebo činností člověka dostaly do koryta vodního toku a vstupují zde do interakce s vodním proudem [1]. Říční dřevo ovlivňuje hydraulické podmínky v korytě, formuje jeho tvar a vytváří pestrou nabídku stanovišť pro vodní organismy [2]. Dřevo je dynamickou složkou říčních krajin. Vstupuje do koryta různými přísunovými mechanismy, mění svou polohu, je unášeno povodněmi a znovu zachycováno v jiných úsecích koryta. V průběhu času může zcela podlehnout rozkladu, může být vyplaveno do nivy nebo být pohřbeno v říčních náplavech. Pohyblivosti říčního dřeva při povodních je věnována pozornost mimo jiné z důvodu údržby vodních toků a prevence povodňových rizik.

Z minulých desetiletí existuje řada výzkumných prací, které se mobilitou říčního dřeva zabývají. Deskriptivní přístupy vycházejí z popisu množství a charakteru dřeva na lokalitě, tvaru a výskytu akumulací naplaveného dřeva i stabilních kusů v jejich základech [3–5]. Experimentální studie značeného dřeva v terénu umožnily posouzení vlivu konkrétních průtoků v definovaných časových úsecích. Značené kusy mohly být dohledány a byly zkoumány parametry ovlivňující jejich transport [6–12]. Teorie o vlastnostech mobilizace, transportu a zachytávání idealizovaných modelů říčního dřeva byly ověřovány experimentálně v hydraulických laboratořích i v terénu [13–15]. V posledních letech jsou sestavovány matematické modely popisující dynamiku dřeva v rámci dlouhých úseků toků nebo povodí. Časté jsou také zcela praktické studie zabývající se náchylností inženýrských staveb k zachytávání vodou unášeného plovoucího materiálu [16–18].

Výzkumy provedené v minulosti ukázaly, že kromě průtokových charakteristik vodního toku je stabilita říčního dřeva ovlivňována především jeho rozměry relativně k šířce a hloubce koryta. Stabilitu také významně zvyšují zachovalé kořeny, kořenový bal a větve. Poloha kmene v korytě a jeho orientace vůči proudění jsou též významné parametry, které navíc souvisejí se stabilizačními mechanismy břehové vegetace a stabilitou rozměrných akumulací říčního dřeva. Ačkoliv jsou uvedené poznatky obecně platné, každá lokalita je specifická svými přírodními podmínkami, které je třeba pro praktický management říčního dřeva zohlednit.

V této studii je popsána identifikace parametrů, které jsou významné pro stabilitu říčního dřeva v meandrujícím korytě v podmínkách tvrdého luhu střední Evropy. Tato práce vychází z předpokladu, že analýzou stávajícího říčního dřeva lze v určitém typu přírodního území poměrně snadno určit parametry, které jsou v daném prostředí pro stabilitu dřeva rozhodující. Pokud dokážeme rozlišit mezi dřevem, které se korytem v minulosti pohybovalo, a kusy říčního dřeva, které se vyskytují na původním místě svého přísunu do koryta, můžeme si udělat představu o charakteru dřeva, které je v daném území stabilní. Dílčí studovanou otázkou též byla shoda mezi subjektivním odhadem stability a pravděpodobností stability vypočítané na základě analýzy říčního dřeva.

Metody

Lokalita

Terénní výzkum proběhl na řece Moravě u Litovle na lokalitě zvané Vrapač (49.7140° N, 17.0340° E). Řeka Morava je zde tokem sedmého řádu podle Strahlera s průměrnou šířkou koryta 28 metrů a plochou povodí 2 144 km2. Pro blízký profil v Moravičanech udává Český hydrometeorologický ústav průměrný průtok 17,1 m3.s-1. Dno řeky je převážně štěrkové, břehy tvoří vrstvy povodňových hlín silné přes dva metry. Povrch říční nivy se nachází v nadmořské výšce kolem 230 m n. m. Neupravené koryto Moravy u Vrapače prodělává již desítky let zrychlený geomorfologický vývoj, který je následkem zvýšení spádu na kontaktu s regulovaným korytem nad Litovlí. Dnešní sklon koryta v úseku Vrapače je v průměru 2,4 ‰. To je více než na zbytku Moravy mezi jezem Řimice a Litovlí, jehož sklon je v rozmezí 0,6–0,9 ‰. Kromě postupného zahlubování se zvýšení spádu projevuje výraznou boční erozí a rozmeandrováním koryta v úseku dlouhém téměř 1 kilometr. Průvodním jevem rychlého ústupu břehů v nárazových obloucích meandrů je postupné sesouvání stromů z břehového porostu do koryta. Lokalita je charakteristická bohatým přísunem místní (autochtonní) dřevní hmoty i akumulací říčního dřeva splaveného z výše položených úseků toku. Druhová struktura říčního dřeva odpovídá tvrdému luhu, kterým je řeka obklopena. Převládá v něm jasan, dub, javor a lípa. Z nižších partií nivy se do řeky dostávají části vrb a výjimečně topolů. Ze vzdálenějších částí povodí jsou splavovány též části olšových kmenů a ojediněle zbytky jehličnanů. Většina říčního dřeva na lokalitě má přirozený původ (vývraty, zlomy). Na lokalitě byla v roce 2003 provedena stabilizace říčního dřeva v podobě ukotvení 70 vzrostlých stromů ocelovými lany [19]. Po roce 2010 však počet zachovalých kotvených kmenů klesl na minimum a neovlivňoval nijak významně akumulaci naplaveného dřeva nebo stabilitu okolních nekotvených kmenů. Několik zbývajících kotvených kmenů, které se na lokalitě vyskytovaly v roce 2014, nebylo do evidence říčního dřeva zahrnuto.

Popis říčního dřeva

Pokud nás zajímají vlastnosti říčního dřeva, které je v podmínkách dané lokality stabilní, lze to zjistit analýzou stávajícího dřeva na lokalitě, pokud dokážeme u jednotlivých kusů určit, zda se v korytě pohybují, nebo zůstávají po dlouhou dobu na místě. S jistou mírou zjednodušení můžeme autochtonní říční dřevo v této studii považovat za kusy stabilní přinejmenším za období několika posledních let. Naopak naplavené dřevo by mělo být charakterizováno vlastnostmi, které jsou typické pro nestabilní kusy běžně unášené povodněmi. Tato studie proto považuje kategorie autochtonní/naplavený za analogické pro stabilní/nestabilní říční dřevo. V dalším textu tyto termíny používám s vědomím této analogie.

Tabulka 1. Přehled charakteristik použitých pro popis říčního dřeva a jejich hodnoty
Table 1. List of the characteristics used to describe the woody debris and their values
kozeny-tabulka-1-s-legendou

Popis říčního dřeva probíhal na zmíněné lokalitě v říjnu 2014. Na úseku dlouhém přibližně 700 metrů, zahrnujícím čtyři meandrové oblouky, bylo popsáno vyskytující se říční dřevo od délky dvou metrů a průměru 10 cm. Dřevo bylo popisováno v celém rozsahu koryta, tedy až po okraj břehové hrany. Popis proběhl v období nízkých průtoků, kdy bylo koryto z více než 95 % broditelné. Pro každý jednotlivý kus říčního dřeva byly zaznamenány charakteristiky velikosti, tvaru a stupně rozkladu. Dále byla zaznamenána poloha v korytě, poloha vůči ostatním kusům říčního dřeva a orientace vůči směru proudění. Před statistickou analýzou byl rozsah tříd kategoriálních proměnných agregován, abychom získali třídy s dostatečnými četnostmi pozorování. Přehled popisných charakteristik je uveden v tabulce 1.

U každého kusu bylo rovněž posouzeno, zda jde o kus naplavený, nebo uložený v místě svého vzniku (tzv. autochtonní). Určení bylo provedeno pomocí vzhledu kmene (např. způsob a vyšší míra abraze u naplavených kusů) a jeho pozice (např. výskyt v akumulaci zjevně naplaveného dřeva, na štěrkových lavicích mimo potenciální místa přísunu, při březích bez stromové vegetace atd.) nebo na základě stop v terénu (např. bezprostředně související břehová nátrž). Identifikaci autochtonních kmenů usnadňovala skutečnost, že u meandrujících toků je hlavním přísunovým mechanismem břehová eroze [1]. Příklady říčního dřeva vyskytujícího se na lokalitě přibližuje obr. 1. Mezi naplavené byly zařazeny kmeny, které se posunuly alespoň o 25 metrů od pravděpodobného místa přísunu do koryta. Rozlišení na autochtonní a naplavené říční dřevo bylo provedeno bez ohledu na čas, který uplynul od přemístění naplaveného kusu nebo přísunu autochtonního kusu ze břehu. To znamená, že jako naplavený byl označen i kmen, který se přesunul při jedné povodňové epizodě v minulosti a v nové pozici již zůstal po řadu let.

kozeny-1
Obr. 1. Příklady říčního dřeva v řece Moravě na lokalitě Vrapač v CHKO Litovelské Pomoraví; A–C: naplavené kusy, D–F: autochtonní kusy
Fig. 1. Examples of wood in Morava River at the Vrapač locality, Litovelské Pomoraví PLA; A–C: allochthonous pieces, D–F: autochthonous pieces

Poslední zaznamenávanou charakteristikou byl subjektivní odhad stability popisovaného kusu, tedy odolnost vůči odplavení při povodních. Hlediskem pro posouzení byly informace z literatury a víceletá zkušenost autora s dynamikou říčního dřeva na lokalitě. Tato charakteristika souvisí do značné míry s popisovanými vlastnostmi říčního dřeva, ale jejich souhrnné hodnocení pro daný kus bylo rychlým subjektivním odhadem. Analýza tohoto odhadu probíhala proto odděleně od ostatních, objektivně hodnocených charakteristik. Subjektivní odhad stability napodobuje terénní odhad, který by na základě místní zkušenosti mohl provádět například pracovník pověřený správou vodního toku.

Statistická analýza terénních dat

Analýza dat spočívala v určení nezávislých popisných charakteristik, které jsou významné pro rozlišení mezi autochtonními a naplavenými kusy říčního dřeva (proměnná AUTOCH). Vzhledem k povaze získaných dat, kdy závislá proměnná nabývá pouze dvou hodnot (autochtonní/naplavený, resp. stabilní/nestabilní), byla pro statistickou analýzu zvolena logistická regrese. Logistický regresní model popisuje pravděpodobnost P zkoumaného jevu za podmínek daných hodnotami nezávislých proměnných x. Vyjadřujeme jej rovnicí:

kozeny-vzorec-1
kdePjepravděpodobnost, že nastane zkoumaný jev,
xvyjadřuje hodnoty nezávislých proměnných,
β0 a βikoeficienty regresního modelu.

Ekvivalentně lze tento model vyjádřit rovnicí:

kozeny-vzorec-2

Protože hodnoty koeficientů β jsou výsledkem logistického regresního modelu, můžeme po dosazení hodnot proměnných x vypočítat pravděpodobnost P, s jakou nastane zkoumaný jev [20].

Výběr vhodných proměnných a tvorba logistického regresního modelu probíhala v několika krocích. V první fázi byla závislá proměnná AUTOCH modelována vždy jen pomocí jedné z popisných charakteristik. Výsledek tohoto tzv. univariantního modelu naznačil, které z popisných charakteristik jsou významné pro zařazení kusu mezi autochtonní či naplavené říční dřevo. Zároveň byly zhodnoceny případné závislosti mezi popisnými charakteristikami pomocí grafů, korelační matice a hodnot VIF (variance inflation factor). Do další analýzy byly zařazeny pouze charakteristiky, které univariantní model určil jako významné pro stabilitu říčního dřeva a zároveň tyto proměnné nebyly v korelaci. Z výběru významných a vzájemně nekorelujících popisných charakteristik byl sestaven logistický regresní model. Abychom získali menší skupinu popisných charakteristik se silnou závislostí ke stabilitě, postupně byly z modelu vylučovány proměnné s nejnižší hodnotou významnosti (p – hodnota). Do výsledného modelu pak byl zařazen výběr nezávislých proměnných s očekávaným silným vlivem na určení stability kmene. Finální model byl ověřen pomocí analýzy reziduí.

kozeny-2
Obr. 2. Popisné charakteristiky říčního dřeva pro kusy naplavené (N) a autochtonní (A); krabicový diagram znázorňuje medián, 1–3 kvartil (krabička), maxima a minima (vousy), odlehlé hodnoty jsou zobrazeny kolečky; pro kategoriální proměnné jsou šířky sloupců úměrné počtu hodnot
Fig. 2. Descriptive characteristics of wood for pieces of driftwood (N) and autochthonous (A) wood pieces; the box and whisker plot shows the median, 1st–3rd quartile (box), maximum and minimum values (whisker), outliers are displayed as circles; for discrete variables the width of columns is proportional to the number of values

Subjektivně hodnocená stabilita byla analyzována odděleně od ostatních proměnných, tedy pouze v univariantním modelu. Dále byla porovnána s výsledky logistického regresního modelu a stanovena míra korelace subjektivního hodnocení a pravděpodobností počítaných modelem. Statistická analýza byla provedena v programu R [21].

Výsledky

Na lokalitě bylo popsáno celkem 160 kusů říčního dřeva o délce od 2 do 32 metrů. Toto množství představovalo objem 134,31 m3 na ploše přibližně 1,96 ha. Mezi autochtonní kmeny bylo zařazeno 96 kusů, naplavených kusů bylo 64. Jen 13 případů tvořily živé nebo dožívající stromy, ostatní říční dřevo tvořily odumřelé kusy. Rovných 100 kmenů mělo zachovalé kořeny. Přibližně dvě třetiny říčního dřeva se vyskytovaly v akumulacích, tedy ve vzájemném kontaktu s alespoň dvěma dalšími kmeny. U většiny kusů lze předpokládat poměrně dobrou mechanickou pevnost, protože většina říčního dřeva spadala do kategorie kmenů sice již bez kůry, ale dosud s pevným dřevem. Hodnoty četností a průměrné hodnoty pro jednotlivé sledované parametry jsou uvedeny v tabulce 1. Minima a maxima spojitých proměnných lze dále odečíst z grafů na obr. 2.

kozeny-3
Obr. 3. Modelované pravděpodobnosti stability pro odumřelý kus říčního dřeva v třídě rozkladu 0–3; grafy znázorňují různé kombinace délky, výšky uložení, zazemnění a přítomnosti kořenů
Fig. 3. The stability model for a deadwood piece in the decay class 0–3; the graphs show various combinations of length, log elevation, burial and presence of roots

Tabulka 2 uvádí výsledek univariantního testování významnosti jednotlivých proměnných pro určení kategorie autochtonní/naplavený kus. Statistická významnost byla jednotlivě prokázána u všech proměnných, kromě stupně rozkladu, kde analýza jen těsně nedosáhla 5% hladiny statistické významnosti. Vztahy mezi popisnými charakteristikami a proměnnou AUTOCH jsou zobrazeny v grafech na obr. 2. Autochtonní kusy říčního dřeva se vyznačovaly výrazně větší délkou doprovázenou mírně vyšším průměrem kmene. Byly obvykle uloženy v úrovni hladiny nebo pod ní, tedy níže než kmeny naplavené. Střední míra zazemnění se u autochtonních kmenů pohybovala okolo 20 %, kdežto u kmenů naplavených byl kontakt s materiálem dna nebo břehů výjimkou. Mezi autochtonními kmeny byl vyšší podíl živých stromů se zachovalou korunou a kořenovým systémem. I když se asi dvě třetiny z celkového počtu kusů říčního dřeva vyskytovaly v akumulacích, autochtonní kmeny se nacházely dvakrát častěji samostatně než kmeny naplavené. Téměř 60 % autochtonních kmenů se nacházelo v poloze blízké směru proudění se špičkou směřující po proudu. Mezi naplavenými kmeny se tato vlastnost vyskytovala jen asi v 20 % případů. Naprostá většina říčního dřeva se sice vyskytovala v rozsahu vymezeném šíří hladiny za běžných průtoků, pokud se ale nějaké kusy vyskytovaly na břehu, byly to častěji kusy naplavené. Naplavené kusy také častěji než autochtonní spadaly do vyšších tříd stupně rozkladu, ačkoliv převážná většina kusů bylo dřevo mechanicky pevné. Subjektivně byla stabilita většiny naplavených kusů hodnocena známkami 1–3, kdežto mezi autochtonními kmeny převažovaly třídy 6–9, tedy velmi stabilní poloha. Statistická významnost této závislosti byla zároveň jedna z nejvyšších ve srovnání s ostatními charakteristikami.

Tabulka 2. Statistická významnost závislosti proměnné AUTOCH na popisných charakteristikách v postupných krocích statistické analýzy a regresní koeficienty výsledného modelu (hladiny významnosti p – hodnoty: [***] p < 0,001; [**] 0,001 < p < 0,01; [*] 0,01 < p < 0,05; [nesig.] p > 0,05)
Table 2. Statistical significance of the AUTOCH variable on the descriptive characteristics in the sequential steps of statistical analysis and the regression coefficients of the resulting model (significance levels of p – value: [***] p < 0.001; [**] 0.001 < p < 0.01; [*] 0.01 < p < 0.05; [nesig.] p > 0.05)
kozeny-tabulka-2

I když byly popisné charakteristiky zaznamenávány jako nezávislé proměnné, je zřejmé, že některé proměnné spolu mohly korelovat. Korelační matice ukázala významnější korelaci mezi proměnnými NAD_HL a ZAZEM (Pearsonův korelační koeficient = – 0,48) a mezi proměnnými DELKA a PRUMER (0,5). U ostatních spojitých proměnných byl korelační koeficient nižší než 0,2. Proměnná PRUMER nebyla nakonec do výsledného modelu zařazena. Druhým přístupem k odhalení korelací mezi popisnými charakteristikami byl výpočet hodnoty VIF (variance inflation factor). Ve všech případech nedosahoval hodnoty 3, což je obecně považováno za výsledek, který nesvědčí o významné korelaci mezi proměnnými.

Popisné charakteristiky byly dále testovány logistickým regresním modelem. Jak je vidět z přehledu v tabulce 2, statisticky významnou popisnou charakteristikou byla délka kmene, míra zazemnění, stupeň rozkladu a přítomnost kořenů. Těsně za hranicí 5% statistické významnosti byl vyhodnocen průměr kmene. Abychom snížili počet proměnných v modelu a omezili je na statisticky významné závislosti, upravili jsme model postupným odebíráním proměnných s nejnižší statistickou významností. Zároveň byl do modelu vložen prvek interakce mezi proměnnými NAD_HL a ROZKLAD2tr, která byla zjištěna při kontrole závislostí mezi proměnnými. Interakce je jev, kdy se vlivem jedné proměnné mění směrnice modelovaného vztahu u jiné proměnné. V našem případě to konkrétně znamenalo, že mechanicky odolné kmeny z tříd rozkladu 0–3 byly častěji hodnoceny jako autochtonní, pokud se nacházely pod hladinou. Pro částečně zetlelé dřevo v třídách rozkladu 3,5–5 byla závislost opačná – autochtonní kmeny byly uloženy výše nad hladinou než naplavené kusy. V kategorii rozkladu 3,5–5 se nacházelo jen 18 kmenů, tedy 11 % celkového počtu. Logické vysvětlení interakce může vycházet z podmínek na lokalitě. Naplavené dřevo je v korytě téměř vždy uloženo v akumulacích, které jsou za běžných průtoků nad hladinou. Naopak většina autochtonních kmenů se vyskytuje ve vodě v úrovni hladiny nebo pod ní. Toto dřevo zároveň spadá nejčastěji do třídy rozkladu 0–3, protože ponořené dřevo se jen pomalu rozkládá. Naplavené dřevo v akumulacích dobře vysychá, což opět brání rychlému rozkladu. Jiná je situace na březích. Autochtonní i naplavené dřevo zde může ležet v různé výši nad hladinou a zároveň je uloženo ve vlhku, což napomáhá rozkladu. Za vznikem popsané interakce tedy mohou stát vlastnosti říčního dřeva uloženého na březích, kde není rozdíl ve výškovém uložení mezi autochtonními a naplavenými kusy a zároveň jsou všechny zde uložené kmeny náchylnější k rozkladu.

kozeny-4
Obr. 4. Korelace subjektivního odhadu stability a modelované pravděpodobnosti stability kusů říčního dřeva
Fig. 4. Correlation of the subjective estimate of stability and modelled probabilities of wood piece stability

Do výsledného modelu popisujícího vliv popisných charakteristik na určení kmene jako autochtonní či naplavený byly zahrnuty proměnné NAD_HL, ZAZEM, ZIVY, KORENY, DELKA, ROZKLAD2tr a zmíněná interakce NAD_HL: ROZKLAD2tr. Koeficienty β a statistickou významnost jednotlivých parametrů modelu zobrazuje tabulka 2. Pomocí vykreslení různých typů reziduí proti nezávislým proměnným a odhadnutým hodnotám byla ověřena platnost modelu. V žádném z případů nedocházelo k výraznému odklonu od nuly. Jak bylo popsáno výše, autochtonní kmeny můžeme považovat za stabilní říční dřevo, naplavené kmeny jsou naopak nestabilní pohyblivou složkou říčního dřeva. Koeficienty β a skutečné hodnoty proměnných x pro jednotlivé kusy říčního dřeva jsme dosadili do rovnice modelu (2) a získali tak pravděpodobnost stability pro každý jednotlivý kus říčního dřeva na lokalitě. V 91 % případů se vypočtená pravděpodobnost stability shodovala s označením kmene za autochtonní kus. Modelovaná stabilita představuje hodnotu pravděpodobnosti, s jakou bude kmen stabilní v podmínkách průtoků, které se na lokalitě vyskytly v období předcházejícím terénnímu sběru dat.

Výsledný model logistické regrese umožňuje výpočet pravděpodobnosti odplavení pro kus říčního dřeva s konkrétními parametry. Například kmen o délce 15 metrů uložený v úrovni hladiny zůstane na svém místě s pravděpodobností 41 %. Pokud bude mít navíc zachovalé kořeny, stoupne tato pravděpodobnost na 78 %. Bude­­‑li navíc v kontaktu se sedimentem na 20 procentech svého povrchu, výsledná pravděpodobnost stability stoupne na 91 %. To je pravděpodobnost odplavení kusu říčního dřeva s mediánovými vlastnostmi typického stabilního kmene. Oproti tomu běžný nestabilní kmen o délce šest metrů, bez kořenů, volně uložený ve výšce 0,5 m nad hladinou zůstane při povodni na původní pozici jen s pravděpodobností 3,4 %. Uvedené pravděpodobnosti platí pro odumřelé kmeny ve třídě rozkladu 0–3. Pro částečně zetlelé kmeny ve třídě rozkladu 3,5–5 by se výsledná pravděpodobnost vlivem interakce NAD_HL:ROZKLAD2tr zvýšila na 17 % u krátkého nestabilního kusu, zatímco u dlouhého kmene s kořeny by zůstala téměř stejná (93 %). Pro odumřelé říční dřevo ve třídě rozkladu 0–3 jsou pravděpodobnosti stability pro různé kombinace délky, přítomnosti kořenů, uložení nad hladinou a míry zazemnění vyneseny v grafech na obr. 3.

Vypočtené pravděpodobnosti jsme dále použili pro korelaci mezi modelovanou pravděpodobností a subjektivním určením stability v proměnné STAB_SUBJ. Modelované hodnoty korelovaly se subjektivním odhadem s koeficientem determinace R2 = 0,57 (obr. 4).

kozeny-5
Obr. 5. Průtok na měřicí stanici Morava­‑Moravičany v období let 2004–2014 (zdroj dat: ČHMÚ)
Fig. 5. Discharge at the Morava­‑Moravičany gauging station in the period 2004–2014 (source of data: Czech hydrometeorological institute)

Diskuse

Metoda pro výpočet stability říčního dřeva použitá v této studii je poměrně netradiční. Většina prací, které se zabývaly terénním výzkumem dynamiky říčního dřeva, pracovala s daty o mobilitě dřeva zjištěné rozdílem v dohledání značených kusů před a po povodni [9, 10, 22–25]. Tyto výsledky jsou sice interpretačně jednoznačné, ale jejich získání je obtížné: dřevo je potřeba nejprve označit a po povodni dohledat. To je časově náročné a naráží to na řadu problémů – po povodni se daří dohledat jen část značených kmenů, což platí i pro kmeny, které zůstaly na místě. To může významně zkreslovat výsledky. Tento problém byl v nedávných letech řešen pomocí sofistikovaných způsobů značení RFID čipy [26], nebo dokonce pomocí vysílaček se zabudovaným GPS přijímačem [12]. Použití takových metod je však stále pracné a neúměrně drahé. Hodí se spíše pro základní výzkum obecných zákonitostí pohybu dřeva při zvýšených vodních stavech. Tyto „přímé metody“ navíc vypovídají o mobilitě dřeva při jedné konkrétní povodňové události, jejíž zobecnění je obtížné. Získání dat z přímých metod je limitováno délkou trvání výzkumných projektů. Pokud nemají výzkumníci výjimečné štěstí, zachytí se svým vzorkem značeného dřeva jen běžnou povodeň odpovídající časovému úseku výzkumu. Oproti tomu zde popsaná metoda je založena na jednorázovém popisu dřeva vyskytujícího se na lokalitě. Obejde se bez značení i zpětného dohledávání dřeva po povodni. Integruje vliv povodní za delší časové období. Jak dlouhý tento časový úsek může být, závisí zejména na rychlosti zániku říčního dřeva na lokalitě. Pokud se v minulosti vyskytla významná povodňová událost, je možné naplavené dřevo analyzovat po dobu jeho životnosti. V podmínkách této studie odhadujeme tuto dobu nejméně na pět let, ale velmi pravděpodobně se setkáváme se dřevem starším, zvláště mezi autochtonními kusy. Na obr. 5 je hydrogram blízkého profilu Morava­‑Moravičany, který je reprezentativní pro Moravu na počátku CHKO Litovelské Pomoraví. V období pěti let před provedením výzkumu prošlo lokalitou několik přibližně jednoletých a jedna pětiletá povodeň. V celém desetiletí, které graf zobrazuje, se vyskytla největší povodeň v roce 2006 s dobou opakování 10–20 let [27]. Úvahy o tom, jestli říční dřevo v roce 2014 mohlo vypovídat ještě o povodni z roku 2006, jsou reálné. Jak bylo popsáno výše, kotvené kmeny, které se na lokalitě vyskytovaly od roku 2003, se do dnešní doby prakticky rozpadly a podobný osud mohl stihnout i zbytky kmenů naplavených do vyšších partií koryta při povodni roku 2006. Na druhou stranu řada zahraničních prací z mírného klimatického pásu uvádí dobu zdržení dřeva v korytě v desítkách let [4, 28]. Podobně Máčka aj. [29] byli schopni v roce 2009 rozpoznat naplavené a autochtonní říční dřevo v akumulacích z povodní 2002 a 2006.

Popsanou metodu je možné uplatnit pouze na homogenním úseku řeky po stránce přísunu říčního dřeva. Jestliže porovnáváme naplavené dřevo s autochtonním, měla by existovat alespoň hypotetická možnost naplavení kmenů stejných rozměrů, jako je autochtonní dřevo. V podmínkách lokality byl možný přísun vzrostlých stromů z úseku 500 metrů neupraveného koryta k mostu Mladeč­‑Nové Zámky a dále z asi 2,5 km dlouhého úseku částečně upraveného koryta až k jezu Řimice. V břehových porostech se vyskytuje podobný vzrostlý porost jako na Vrapači, i když intenzita břehové eroze je díky stabilizaci břehů nižší. V charakteristikách polohy hodnotí metoda vlastnosti naplaveného dřeva „po naplavení“. V tom se odlišuje od metod přímého sledování, kdy je hodnocena poloha kusu před odplavením. Lze ale předpokládat, že většina naplaveného dřeva patřila mezi naplavené dřevo i výše v povodí a uvolnila se z podobných pozic, jaké byly popisovány na zkoumané lokalitě. Při hodnocení významu délky kmene není uvažována možná fragmentace během povodně. Takto vzniklé krátké kusy by měly nižší pravděpodobnost stability než kmen původní. Přesto byl tento vliv zanedbán, zejména proto, že k hodnocení možnosti fragmentace jednotlivých kusů nebyly získány žádné údaje. Lze předpokládat, že k rozlámání dochází častěji u říčního dřeva ve vyšším stupni rozkladu. Na lokalitě však převládalo dřevo nezetlelé, což byl druhý důvod, proč nebyla možnost fragmentace zohledněna.

Podobný přístup při hodnocení akumulací dřeva použili Máčka aj. [29] v NP Podyjí. Naplavené kusy dřeva se vyznačovaly statisticky významnou kratší délkou a menším průměrem než kmeny autochtonní. Oproti autochtonním kusům postrádaly naplavené kusy kořeny i větve. Abbe a Montgomery [5] popsali stabilní tzv. klíčové kusy akumulací pomocí jejich délky a průměru báze kmene. Na základě těchto dvou parametrů byly stabilní kusy dobře odlišitelné od naplaveného říčního dřeva. Délka stabilních kusů byla obvykle větší než polovina šířky koryta. Průměr báze těchto kmenů byl obvykle větší než polovina hloubky koryta.

Význam rozměrů kmene pro stabilitu byl již popsán v mnoha studiích z terénu i hydraulických laboratoří [6, 10, 13]. Při zobecnění je délka kmene obvykle uváděna relativně vzhledem k šířce koryta. Kmeny s hodnotou blízko 1 a delší jsou považovány za velmi stabilní. V tomto se naše výsledky shodují, neboť nejdelší popsané kmeny s délkami 25–30 metrů s vysokou pravděpodobností stability se shodují délkou s šíří koryta, která je v průměru 28 m. Oproti výsledkům mnoha jiných studií nebyla zjištěna příliš významná závislost stability na průměru kmene. Je to patrně způsobeno tím, že hloubka vody na lokalitě během zvýšených průtoků přesahuje průměr nejsilnějších vyskytujících se kusů. Silnější závislost by mohla být prokázána, pokud by byly měřeny tloušťky bází kmenů nebo nejlépe průměr kořenového systému [5]. Rovněž míra zazemnění a přítomnost kořenů jsou obecně známé znaky podporující stabilitu kmene [5, 10, 11]. Obě charakteristiky jsou součástí finálního modelu. Oproti tomu přítomnost koruny (silných větví) a paralelní orientace s proudem byly statisticky významné pouze jednotlivě, ale nikoliv v logistickém regresním modelu v „konkurenci“ ostatních charakteristik.

Uložení naplavených kusů v akumulaci říčního dřeva bylo charakteristické pro rozlišení mezi autochtonními a naplavenými kusy, ale statisticky významné pouze v univariantním modelu. Tato vlastnost vychází z povahy naplaveného dřeva, které se při povodni hromadně zachytává na překážkách [3]. Tento vztah nelze jednoduše interpretovat obráceně jako závislost, tedy že dřevo uložené uvnitř akumulací je náchylnější k odplavení. Stabilita akumulace jako celku je závislá na tzv. klíčových kusech, rozměrných kmenech, které leží v jejím základu [5]. Ostatní součásti akumulace, zejména tzv. volné kusy, se mohou při zvýšených vodních stavech snadno mobilizovat. Stabilita jednotlivých prvků akumulace se tedy může značně lišit, i když akumulace samotná je stabilní po řadu let. Rozlišení jednotlivých kusů říčního dřeva mezi funkční prvky akumulací však nebylo v této studii provedeno.

Jako novinka mezi identifikovanými vlastnostmi ovlivňujícími stabilitu kmene se jeví význam úrovně uložení kmene vůči běžné hladině. Interpretace je zřejmá. Kmeny vyskytující se po většinu roku pod hladinou jsou nasáklé vodou, jejich specifická hustota je vyšší než hustota vody, což významně snižuje náchylnost k odplavení. Oproti tomu dřevo naplavené na vrcholech akumulací či štěrkových lavic snadno vysychá a zvyšuje tak pravděpodobnost dalšího odplavení. Hustota dřeva je běžně uvažována při modelování pohybu jednotlivých kusů, obvykle v kombinaci s průměrem kmene [13]. Kombinace těchto hodnot se používá k stanovení tzv. kritické hloubky, při které dochází k odplavení volných kusů dřeva. Tento vztah sice dobře funguje v mělkých a sklonitých tocích nižších řádů [10], v hlubokých meandrujících korytech se však uplatňují i jiné mechanismy stabilizace [30]. Zvýšení specifické hustoty dřeva zde působí jako pozitivní zpětná vazba.

Podobným způsobem jako v této studii použili pro analýzu pohyblivosti říčního dřeva logistický regresní model např. Van der Nat aj. [8] na řece Tagliamento v Itálii, Wohl a Goode [10] na horských potocích v Coloradu a Merten aj. [11] na tocích v okolí Hořejšího jezera v USA. Proměnné finálních modelů se liší podle metodik těchto prací a popisovaných charakteristik říčního dřeva. Van der Nat aj. [8] popsali modelem stabilitu dřevních akumulací v závislosti na velikosti povodně, velikosti akumulace a její poloze. Model Wohl a Goode [10] zahrnoval statisticky významné parametry: délka kmene, průměr kmene a typ uložení (napříč přes koryto, volný, podél břehu). Merten a kol. [11] vyhodnotil v modelu sedm významných faktorů, mezi které patřila délka kmene, zazemnění a přítomnost kořenů. Podobně jako v této studii použil upravený vzorec logistické regrese pro vykreslení křivek pravděpodobnosti stability pro daný parametr.

Modelované hodnoty pravděpodobnosti samozřejmě nemohou být přijímány s nekritickou důvěrou. Každý model platí pouze v podmínkách dat, ze kterých byl vytvořen. I když připustíme, že přírodní podmínky na lokalitě Vrapač jsou reprezentativní pro hlavní koryto Moravy v Litovelském Pomoraví, modelované hodnoty by měly být použity spíše pro demonstraci relativního významu jednotlivých popisných charakteristik. Takový příklad může mít význam při vzdělávání pracovníků pověřených údržbou koryta. Z tohoto pohledu je zajímavý vztah znázorněný na obr. 4. Poměrně dobrá míra korelace mezi subjektivně určenou stabilitou říčního dřeva a jejích modelovaných hodnot navozuje myšlenku, že by k základnímu odhadu stability stačilo kvalifikované posouzení pracovníka s místní znalostí.

Závěr

Metodou terénního popisu říčního dřeva byly získány charakteristiky typické pro stabilní (autochtonní) kmeny a nestabilní (naplavené) říční dřevo. Jak vyplynulo z univariantního testování jednotlivých proměnných, stabilitu říčního dřeva ovlivňuje řada charakteristik rozměrů, tvaru, mechanických vlastností a uložení dřeva v korytě. Pomocí logistického regresního modelu byly jako charakteristiky nejvýznamnější pro stabilitu určeny: délka kmene, výška uložení vůči běžné hladině, míra zazemnění, přítomnost kořenů a zda jde o kmen živý či odumřelý. Pokud je z důvodů zachování přirozeného stavu koryta požadováno ponechání stabilních kusů říčního dřeva, měly by být tyto charakteristiky respektovány. Podobně lze využít analogii se stabilními kmeny při instalaci záměrně vkládaného dřeva do koryt vodních toků. Konečně modelované pravděpodobnosti stability mohou sloužit k lepšímu poznání dynamiky říčního dřeva na konkrétní lokalitě a získání citu pro terénní odhad stability říčního dřeva.

Poděkování

Děkuji pracovníkům Správy CHKO Litovelské Pomoraví, zejména paní Olze Žerníčkové za vstřícnost při zajištění terénního výzkumu a Janě Timkové z firmy DataTalk za pomoc se statistickou analýzou.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Cílem projektu QJ1520268 Nové postupy optimalizace systémů integrované ochrany území v kontextu jejich ekonomické udržitelnosti, který je řešen na pracovišti brněnské pobočky VÚV TGM, v. v. i., je vytvoření návrhu systému optimalizace hospodaření s vodními i půdními zdroji v dlouhodobém horizontu, včetně jejich bilancování v systému půda­‑rostlina­‑atmosféra. Současně řešení sleduje omezení dopadů klimatických změn na zemědělské ekosystémy, což je v současnosti velmi aktuální problém. Pro posouzení vlivů konkrétních změn v povodí Husího potoka byl vytvořen srážko­‑odtokový (S­‑O) model v programu HEC­‑HMS, který bude nadále sloužit pro další posuzování reálných návrhů ochranných opatření v ploše povodí i modelových scénářů využití krajiny. Příspěvek se věnuje popisu vytvoření S­‑O modelu, který bude dále použit pro posuzování funkčnosti návrhů protierozních a protipovodňových opatření. Prozatím byly testovány tři různé scénáře pokryvu – stávající stav využití území, návrh plošných ochranných opatření na zemědělské půdě a zatravnění všech ploch vedených v kategorii orná půda.

sne%e2%95%a0iz%e2%95%a0ika_2

Úvod

Cílem řešeného projektu je na pilotním území navrhnout komplexní integrovanou ochranu území a řízení vodního režimu se zaměřením na organizaci území a optimální orientaci vývoje zemědělského a lesního hospodaření. Pilotní území – povodí Husího potoka – bylo pro návrh vybráno zejména na základě posouzení povodňového nebezpečí z přívalových srážek, které charakterizují zejména specifické fyzicko­‑geografické podmínky, pedohydrologické vlastnosti a způsoby užívání území [1]. Vybrané povodí bylo také postiženo katastrofální povodňovou událostí v červnu 2009. Ve městě Fulnek, nacházejícím se ve středu povodí přímo na Husím potoce, se škody způsobené povodněmi vyšplhaly na částku 297 mil. Kč, v obci Hladké Životice dosáhly škody 17 mil. Kč. Což dohromady představovalo téměř 10 % z celkových škod vzniklých při události v Moravskoslezském kraji [2]. V povodí se nachází lokality mimořádně silně ohrožované nebezpečnými odtoky z přívalových srážek, které vedou k četným povodňovým situacím, doprovázeným intenzivní vodní erozí a transportem splavenin.

V následujících kapitolách je popsáno vytvoření S­‑O modelu v programu HEC­‑HMS (Hydrology Engineering center – Hydrologic modeling system) [3] vyvinutý v US Army Corps of Engineers pro posouzení vlivů konkrétních změn v povodí Husího potoka a možnosti vyhodnocení jejich vlivu na odtokové stavy z povodí. Model byl sestaven pro povodí, kde byla pro kalibraci využita povodňová situace z května 2010 a pro verifikaci posloužila povodňová situace z července 1997. Na vytvořených verifikovaných modelech byly následně provedeny simulace dvou příznivých scénářů využití území. Při prvním scénáři byla na jednotlivých plochách orné půdy navržena plošná ochranná protierozní opatření (organizační a agrotechnická opatření). Druhý scénář počítal se zatravněním všech orných ploch v povodí.

Materiály a metoda vytvoření hydrologického modelu

Jediný monitorovaný měrný profil kategorie B (vedený na hlásné a předpovědní povodňové službě ČHMÚ pod číslem 266, databankové číslo stanice 2511) se záznamem průtoku v hodinovém kroku z požadovaných období výskytu událostí v povodí Husího potoka se nachází na Husím potoce (ř. km 10,36) před vtokem levostranného přítoku Gručovky ve městě Fulnek a je provozován ČHMÚ. Proto bylo pro prvotní srážko­‑odtokový (S­‑O) model uvažováno povodí pro závěrový profil ve městě Fulnek, které zaujímá plochu 58,97 km2, což je zhruba 41 % celého povodí Husího potoka.

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

Prvním nezbytným krokem pro vytvoření S­‑O modelu je schematizace povodí, tj. rozdělení na dílčí povodí, z nichž každé má své specifické vlastnosti. Hlavním vstupem pro schematizaci i stanovení základních vstupních parametrů byl digitální model terénu 4. generace (DMT 4G), získaný od ČÚZK, který zobrazuje upravený zemský povrch v digitálním tvaru ve formě výšek diskrétních bodů v pravidelné síti (5 x 5 m) bodů s úplnou střední chybou výšky 0,3 m v odkrytém terénu a 1 m v zalesněném terénu. Tato 4. generace DMT byla vytvořena metodou leteckého laserového skenování, které proběhlo v letech 2009 až 2013. Schematizace byla vytvořena v prostředí GIS za pomoci nástroje HEC­‑GeoHMS [3], který byl využit ke zpracování DMT, určení rozvodnic a říční sítě, určení finální podoby členění povodí a říční sítě. Zároveň byl použit i pro výpočet některých fyzicko­‑geografických charakteristik povodí soutokových uzlů a k nim se vztahujících dílčích úseků vodních toků, které tvoří vstupní parametry S­‑O modelu a jsou uvedeny v tabulce 1. Řešené území bylo rozděleno na 19 dílčích povodí s plochou v rozmezí zhruba 0,15–11 km2 (obr. 1).

Tabulka 1. Vstupní parametry do modelu – charakteristiky dílčích povodí
Table 1. Input parameters for the model – characteristics of subbasins and reaches
uhrova-tabulka-1

Do programu HEC­‑HMS vstupuje schematizované povodí, tj. úseky a jejich charakteristiky (délky, průměrné sklony, rozměry, drsnosti) a k nim zavěšené plochy a jejich charakteristiky (plocha, sklon aj.) podle zvolených výpočtových metod. Rozměry a drsnosti úseků toků byly stanoveny velice podrobně na základě terénních měření, která proběhla v létě tohoto roku. V rámci těchto měření byly šetřeny jednotlivé typově rozdílné úseky toků tak, aby byly v každém stanoveném úseku zaměřeny a zmapovány nejméně dva prizmatické úseky. Došlo tak k vytvoření podrobné databáze informací o stavu toků v povodí Husího potoka a stanovení vypovídajících charakteristik pro každý úsek. Pro výpočet jednotlivých komponentů odtoků je v HEC­‑HMS na výběr několik metod. Pro naše podmínky byla pro výpočet zvolena metoda SCS CN, a tedy dalšími definovanými parametry plochy dílčích povodí byly průměrné hodnoty čísla odtokových křivek (CN – Curve Number), čas koncentrace Tc, podíl nepropustných ploch a počáteční ztráty.

Většina vstupních ukazatelů byla stanovena v prostředí GIS za pomoci nástrojů Geo­‑HMS a Spatial Analyst. Pracovní postup stanovení čísel CN v prostředí GIS spočívá v sestrojení vektorové vrstvy kombinující vrstvu HSP a vrstvu využití území. Jednotlivým vzniklým kombinacím HSP a využití území byly přiřazeny konkrétní hodnoty čísla CN čerpané z metodického postupu Ochrana zemědělské půdy před erozí [4]. Hodnoty CN reprezentují vlastnosti povodí – půdní poměry, využití území (tabulka 2) a předchozí vláhové podmínky. Důležitým faktorem z hlediska tvorby odtoku a tedy i retence povodí je také nasycenost povodí před povodňovou událostí. Předchozí vlhkosti půdy určované na základě pětidenního úhrnu předcházejících srážek, resp. indexu předchozích srážek (IPS) na IPS II.

Tabulka 2. Podíl kultur při současném využití krajinného pokryvu v povodí
Table 2. Actual land use in the basin
uhrova-tabulka-2

Volba metody transformace přímého odtoku je klíčovou součástí metodického postupu, neboť přímo určuje tvar vlny, a tím i velikost kulminačního průtoku. V této práci byl využit jednotkový hydrogram podle Clarka (Clark unit hydrograph). S ohledem na stanovenou metodu výpočtu SCS CN byl čas koncentrace Tc vypočítán podle vzorce SCS (Soil Conservation service) (rovnice 2), vycházející z TLAG (rovnice 1), což je časový posun v hodinách mezi výskytem maxima příčinné srážky a výskytem kulminačního průtoku v počítaném závěrovém profilu [5].

uhrova-vzorec-1
kdeLjedélka údolnice [m],
Apotencionální retence povodí vyjádřená pomocí CN křivek [mm] (rovnice 3),
Yprůměrný sklon povodí [%].

 

uhrova-vzorec-2 uhrova-vzorec-3

Pro výpočet podzemního odtoku byla využita recesní metoda (recession) a odtok v korytě byl stanoven s využitím metody Muskingum­‑Cunge. Metoda je založena na aproximaci kombinace rovnice kontinuity a difuzní formy momentové rovnice [6] a podrobněji je popsána např. [7].

Základem odtoku velkých vod, potažmo přirozené retence povodí jsou srážky, které jsou do modelu zadávány ve formě časové řady (hyetogramu). Pro stanovení charakteristik využitých příčinných dešťů (tabulka 3) bylo využito dat pozemních srážkoměrných stanic Mošnov a Vítkov provozovaných ČHMÚ.

Pro kalibraci byla použita časová řada srážek ze stanice Mošnov a průtoků v profilu Fulnek v období 27. května 2010 (12:00)–29. května 2010 (23:00) a pro verifikaci pak událost, která proběhla v období 6. července 1997 (0:00)–9. července 1997 (23:00), zde byla použita časová řada srážek ze stanice Vítkov. V obou případech byly dosazeny hodnoty v hodinovém kroku.

Tyto dva příčinné deště byly vybrány z několika řad měřených dat, které byly z důvodu řady nekvalit či nepoužitelnosti současně s daty odtokovými, jako základní vstupní data, vyloučeny. Rozpory mezi odtokovými daty a daty ze srážkoměrných stanic (zejména nepromítnutí srážek do odtoku či naopak) jsou způsobeny zejména velkou vzdáleností srážkoměrných stanic od měrného profilu Fulnek. Stanice Vítkov se nachází ve vzdálenosti zhruba 12,74 km a stanice Mošnov (na Mezinárodním letišti Leoše Janáčka) ve vzdálenosti 14,73 km vzdušnou čarou.

Pro posouzení shody modelovaného a měřeného hydrogramu v závěrovém profilu S­-O modelu bylo použito Nash­‑Suttcliffe kritérium E [8] (rovnice 4), které je pravděpodobně nejpoužívanějším kritériem při hodnocení hydrologických modelů.

uhrova-vzorec-4
kdeQOBijepozorovaný průtok pro daný časový krok [m3/s],
QSIMisimulovaný průtok pro daný časový krok [m3/s],
ǬOBprůměrný pozorovaný průtok pro celou časovou řadu [m3/s].

Pokud platí kritérium shody E = 1, jedná se o absolutní shodu. Když je E ≥ 0,5, jedná se o uspokojivou shodu, a pokud je E < 0,5 (může nabývat hodnot až do -∞), pak jde o neuspokojivou shodu a simulovaný hydrogram není dostatečně kvalitní.

Na verifikovaných modelech byly následně provedeny simulace dvou příznivých scénářů využití území, které byly reprezentovány především změnou parametrů CN. První scénář spočíval v návrhu tzv. organizačních a agrotechnických opatření na zemědělsky využívané půdě, návrh byl proveden se zaměřením na ochranu půdy před projevy vodní eroze (obr. 2). Z celkové plochy 34,7 km2 orné půdy bylo navrženo na cca 35,4 % plošné ochranné opatření. Vyloučení pěstování erozně nebezpečných plodin je navrženo na 17,2 % orné půdy, tedy že půda bude osázena úzkořádkovými plodinami dostatečně kryjící povrch půdy v období výskytu přívalových srážek. A dále byla navržena agrotechnická opatření na cca 13,3 % orné půdy s ponecháváním posklizňových zbytků, s předpokladem dobrých hydrologických podmínek. K trvalému zatravnění je navrženo 4,9 % orné půdy. Druhý scénář spočíval v zatravnění veškeré orné půdy, cca 46,1 % plochy povodí.

Tabulka 3. Charakteristiky využitých příčinných dešťů
Table 3. Characteristics of casual rain
uhrova-tabulka-3

Dosažené výsledky a diskuse

Cílem hydrologického modelování je vytvořit takový srážko­‑odtokový model, který by se co nejvíce blížil skutečnému chování povodí, tedy skutečným měřeným průtokům. Toho lze dosáhnout optimalizací vhodných parametrů popisujících systém právě při procesu kalibrace a ověřením kalibrovaného modelu v procesu verifikace.

Kalibrace modelu

Pro kalibraci byla použita časová řada srážek ze stanice Mošnov a průtoků v profilu Fulnek z května 2010 s hodinovým krokem s dosaženým kulminačním průtokem 5,1 m3/s.

V rámci ruční kalibrace byly kalibrovány tyto parametry:

  • počáteční ztráta (Initial abstraction) [mm],
  • číslo CN (Curve number) [–],
  • zásobní koeficient (storage coefficient) [h],
  • čas koncentrace (time of concentration) [h],
  • recesní konstanta (recession constant) [–],
  • konstanta ratio to peak [–].

Po kalibraci byla provedena automatická optimalizace s maximálním počtem iterací 100 pro zpřesnění kalibrovaných hodnot. Kalibrované hodnoty byly optimalizací zpřesněny, změny těchto parametrů se pohybovaly v průměru řádově v jednotkách %, pro čísla CN byl vyhodnocen index změny roven jedné, tedy beze změny.

uhrova-2

 

Obr. 2. Variantní návrh plošných protierozních opatření v povodí Husího potoka (VENP – vyloučení erozně nebezpečných plodin, AGT – agrotechnická opatření, TTP – trvalý travní porost)
Fig. 2. Variant designing of erosion control measures in “Husí potok“ basin (VENP – exclusion of dangerous erosion crops, AGT – agro­‑technical measures, TTP – permanent grassland)

Po kalibraci modelu (obr. 3) na použitou událost z roku 2010 byla vypočítaná hodnota Nash­‑Suttcliffe kritéria shody E = 0,904, přičemž vypočítaný kulminační průtok dosáhl hodnoty 5,5 m3/s a objem povodně byl oproti skutečnému naměřenému stavu o 1,4 % vyšší. Po optimalizaci kalibrovaných parametrů byla hodnota kritéria E = 0,933, přičemž kulminační průtok dosáhl hodnoty 5,6 m3/s a objem povodně byl oproti skutečné o 0,9 % nižší. Z dosažených výsledků bylo možné kalibraci tedy považovat za uspokojivou a vhodnou pro následnou verifikaci modelu.

Verifikace modelu

Verifikace je ověření správnosti kalibrace na jiné povodňové události. Pro verifikaci byly použity srážky z července 1997 s hodinovým krokem. V tomto období nastala dlouhodobá kulminace (více než jednodenní) s maximálním kulminačním průtokem 44,1 m3/s (obr. 6). Jedná se o velmi významnou povodňovou událost, kdy byl překročen stoletý průtok, který v profilu Fulnek činí 39,8 m3/s [9].

uhrova-3
Obr. 3. Kalibrace S­‑O modelu
Fig. 3. Calibration of precipitation­‑runoff model (blue – precipitation, red – observed, green – simulated)

Pouhým pohledem by se mohlo zdát, že shoda hydrogramů byla velmi malá (obr. 4), avšak hodnotící kritérium dosáhlo hodnoty E = 0,854, což je přijatelné. Odlišný tvar hydrogramů může být způsoben zejména tím, že srážkoměrná stanice Mošnov, ze které byly použity srážky, se nachází mimo povodí Husího potoka ve vzdálenosti téměř 15 km od měrného profilu ve Fulneku. Nepřesnost může způsobit také zvolená metoda SCS, tato rozkolísanost bude v budoucnu podrobena analýze. I přes vyšší vypočítaný kulminační průtok (54,0 m3/s) oproti skutečně naměřenému o zhruba 17 % je vypočítaný objem povodně pouze o 0,2 % nižší. Objem povodně je pro naše stanovení zásadní kritérium. Proto byla i verifikace považována za přijatelnou a tento model, zejména jeho hodnoty kalibračních koeficientů a kalibrovaných parametrů, se stane při následném modelování vstupem pro simulování vlivu stávajících i navrhovaných ochranných opatření v povodí.

Výsledky simulovaných scénářů krajinného pokryvu

Na verifikovaných modelech byly následně provedeny simulace dvou příznivých scénářů využití území, které byly aplikovány do obou namodelovaných událostí (květen 2010 a červenec 1997). Pro další analýzy byla vybrána událost z července 1997, kde byl význam krajinného pokryvu na odtokové charakteristiky výraznější podle rozdílů zaznamenaných v kulminaci i objemu povodně (obr. 5).

uhrova-4
Obr. 4. Verifikace S­‑O modelu
Fig. 4. Verification of precipitation­‑runoff model (blue – precipitation, red – observed, green – simulated)

Prvním simulovaným scénářem byl návrh plošných ochranných opatření (vyloučení erozně nebezpečných plodin, použití agrotechnologických postupů a návrh na částečné trvalé zatravnění) (obr. 2). Návrhem došlo ke snížení hodnot CN v dílčích povodích v průměru o 0,6 % (maximálně o 3,7 %), což mělo za následek pouze nepatrné snížení kulminačního průtoku i objemu povodně. Maximální kulminační průtok byl oproti simulovanému snížen z hodnoty 54,0 m3/s na 53,2 m3/s. Došlo tedy k jeho snížení o 1,5 %. Objem povodně by v případě aplikace návrhů PEO v povodí v uvažovaném rozsahu byl snížen o 1,7 % z hodnoty 8 660 700 m3 na 8 516 900 m3, přičemž objem skutečné měřené povodně činil 8 529 300 m3.

Druhým simulovaným scénářem byl návrh trvalého zatravnění na všech plochách orné půdy. Aplikací došlo k výraznějšímu snížení hodnot CN v dílčích povodích, v průměru o 4,2 % (maximálně o 12,6 %). Při tomto scénáři došlo již k patrnějšímu snížení maximálního kulminačního průtoku i objemu povodňové vlny. Maximální kulminační průtok byl oproti simulovanému snížen z hodnoty 54,0 m3/s na 49,8 m3/s, tedy došlo ke snížení o 7,8 %. Objem povodně by byl v případě aplikace ochrany ploch orné půdy formou zatravnění snížen o 8,7 % z hodnoty 8 660 700 m3 na 7 906 000 m3.

uhrova-5
Obr. 5. Porovnání hydrogramů odtoku v závěrovém profilu při variantním využití území pro srážkovou událost z července 1997
Fig. 5. Comparison of hydrographs in the outfall with two variants in land use (precipitation July 1997) (blue – simulated, yellow – agrotechnical and organizational erosion control measures, green – grassland on all agricultural soil)

Závěr

Velkým problémem u takto malých povodí, jako je povodí Husího potoka, je častá absence podrobného měření proběhlých srážko­‑odtokových událostí, což je částečně případ i povodí Husího potoka. V povodí se sice nachází měrný profil se záznamem průtoků ve městě Fulnek, chybí však měření průtoků tokem těsně před jeho zaústěním do Odry a srážkoměrná stanice s dlouhodobým záznamem dat umístěná přímo v povodí. Až v rámci řešení projektu QJ1520268 byl v povodí Husího potoka rozšířen monitorovací a informační systém (MIS) o 4 nevyhřívané srážkoměry a 4 hladinoměry pro získání dat přímo z povodí. S ohledem na měrný profil byl vytvořen hydrologický model v programu HEC­‑HMS jen pro část povodí Husího potoka nad profilem, na kterém byly vyhodnoceny dvě srážko­‑odtokové epizody v různých časových obdobích (z července 1997 a května 2010). Popsanou kalibrací a verifikací byl vytvořen prvotní odhad kalibračních veličin, které budou dále zpřesňovány. Budou následovat práce, jejichž cílem bude další zpřesňování modelu, zaměřené zejména na větší podrobnost schematizace. Při jemnější schematizaci dojde ke zpřesnění vstupních charakteristik dílčích povodí i úseků toků. Poté bude provedena nová kalibrace a verifikace, kde bude pravděpodobně zakomponována událost z června 2009, která je svým úhrnem a charakterem více podobná události z května 2010, na kterou byl model kalibrován. Tím by mělo dojít ještě ke zpřesnění jak vstupních, tak i kalibrovaných charakteristik a tento model se poté stane výchozím modelem pro celé povodí Husího potoka.

Na vytvořeném prvotním modelu byly dále simulovány scénáře změn krajinného pokryvu formou návrhu plošných ochranných opatření proti vodní erozi půdy na orné půdě (agrotechnická a organizační opatření a návrh TTP) pro zjištění vlivu způsobu využití území v povodí. Z dosažených výsledků je patrné, že pouze změna krajinného pokryvu není dostatečnou protipovodňovou ochranou pro snížení kulminačního průtoku při typově podobných srážkových událostech, jaké byly na území aplikovány.

Při srážko­‑odtokovém modelování je také třeba počítat s tím, že jak do výpočtů vstupních parametrů, tak i následně do samotného modelu vstupuje řada nejistot a nepřesností. Chyby v měření průtoků při měření vodního stavu jsou asi 1 cm a hlavní zdroj nejistoty nastává při převodu naměřených vodních stavů na průtokové veličiny. U měřených srážkových dat může mít například velký vliv působení větru (2–15 %) a další náhodné i systematické chyby. Celkově se tedy chyby v měření pohybují okolo 10–15 % [10].

I přesto lze s ohledem na Nash­‑Suttcliffe kritérium „E“ považovat kalibrované a následně verifikované modely povodí za dostatečně vypovídající a funkční, aby se jejich parametry mohly stát zdrojem pro vytvoření jemnějšího modelu a dále modelu pro celé povodí Husího potoka. Ten pak bude podroben následnému hodnocení funkčnosti a míry transformace povodně pro další návrhové stavy využití krajiny i návrhy nových vodních nádrží jako zásadnějších prvků pro zadržení a zpomalení odtoku, které jsou v rámci projektu plánovány. Parametry odtoku z celého povodí Husího potoka v místě, kde se vlévá do Odry, budou následně stanoveny právě hydrologickým modelováním na stanovený model.

Poděkování

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

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Jak byste zhodnotil svůj první rok ve funkci ředitele SOVAK ČR?

Přestože rok je v oblasti vodního hospodářství velice krátká doba, podařilo se nám za toto krátké období mnoho věcí, které v souladu s novou koncepcí a záměry představenstva posunuly činnost našeho sdružení na kvalitativně vyšší úroveň, která již odpovídá asociaci republikového významu podle evropských standardů.

Na úvod je třeba si uvědomit, že SOVAK ČR, resp. jeho členové zásobují kvalitní pitnou vodou přes 9 mil. obyvatel, odvádějí odpadní vody pro téměř 8 mil. obyvatel a přes 98 % těchto odpadních vod čistí. V celém tomto procesu je zapojeno cca 250 tisíc pracovníků. Důležité pro naši činnost také je, že cca 85 % veškeré vodárenské infrastruktury patří obcím a městům či jejich svazkům. Naší snahou tedy je především hájit zájmy svých členů, což jsou jak vlastníci, tak provozovatelé, předávat jim potřebné informace a zasazovat se o rozvoj oboru.

rozhovor-1

Nyní k činnosti za poslední rok. V průběhu roku jsme se přemístili do nových prostor na Křížovnickém náměstí v sousedství našich bývalých kanceláří na Novotného lávce, které již plně splňují požadavky na kvalitní pracovní prostředí včetně patřičného zázemí. Najeli jsme na nový komunikační systém s plným zabezpečením a možností sdílení dat a informací. Došlo k personálnímu posílení jak redakce, tak odborného týmu.

V souladu s novými předpisy došlo na jarní valné hromadě SOVAK ČR k přeměně našeho sdružení na spolek, úpravě Stanov a volbě nových orgánů spolku.

Z důvodu prosazování našich zájmů byly pro SOVAK ČR nesmírně důležité podpisy jednak Memoranda o spolupráci se Svazem měst a obcí ČR o spolupráci, a dále pak podpis Smlouvy o součinnosti s Odborovým sdružením dřevozpracujícího, lesního a vodního hospodářství. Naším zájmem je dlouhodobě uplatňovat naše odborná stanoviska před a v průběhu tvorby legislativy. Vždyť v našich patnácti odborných komisích pracuje přes 250 odborníků a expertů z oboru, kteří mají i dlouholetou zkušenost z provozu. Důležitost těchto smluv vystupuje do popředí díky velmi malému zájmu ministerstev zapojit nás jako odborného konzultanta již při přípravě legislativy spojené s naším oborem.

Jaké změny chystáte na další období?

Velkým cílem do budoucna je tedy to, aby se SOVAK ČR stal povinně připomínkovým místem při přípravě nových zákonů, nařízení vlády, vyhlášek a různých jiných materiálů na vládní či ministerské úrovni, které se dotýkají oblasti vodního hospodářství. Také chceme zintenzivnit spolupráci s partnerskými organizacemi, ať už je to Svaz měst a obcí ČR, Sdružení místních samospráv, Hospodářská komora ČR, Odborový svaz pracovníků dřevozpracujících odvětví, lesního a vodního hospodářství v ČR a řady dalších. Naší snahou je rovněž zintenzivnit debatu o dalším směřování oboru vodovodů a kanalizací, a to v rámci našeho sdružení přes naše odborné komise, či diskusí s širokou odbornou veřejností. V září tohoto roku jsme například zahájili debatu o možnostech termochemického zpracování kalů, první ohlasy byly veskrze pozitivní. Do budoucna se chceme intenzivněji věnovat i dalším tématům, například výskytu látek souhrnně označovaných jako přípravky pro ochranu rostlin ve vodním prostředí. Velkým tématem do budoucna je i cena vody v prostředí neustále se snižující spotřeby vody v ČR, která se dotýká nejen provozovatelů vodovodů a kanalizací, ale ve značné míře například i státních podniků Povodí.

Jak se SOVAK ČR dívá na loňské sucho a jak na problematiku nahlížejí členové SOVAK ČR, popř. jak se s ní vypořádávají?

S negativními projevy sucha, které postihlo Českou republiku v roce 2015, se potýkali také jednotliví členové SOVAK ČR. Z tohoto důvodu SOVAK ČR zpracoval studii, která shrnuje zkušenosti největších provozovatelů a vlastníků vodohospodářské infrastruktury v nejpostiženějších oblastech ČR, a to jak z pohledu zásobování obyvatelstva pitnou vodou, tak i z pohledu odvádění a čištění odpadních vod. Na základě získaných zkušeností jednotlivých členů SOVAK ČR mohu jednoznačně konstatovat, že s následky sucha je schopna se mnohem lépe vyrovnat velká společnost vlastnící či provozující vodohospodářskou infrastrukturu, která má k dispozici nejen více zdrojů vod pro výrobu vody pitné, úpraven vod, odpovídající technické zázemí a vybavení, ale také i zkušené a kvalifikované pracovníky (technici, technologové, vodohospodáři atd.), kteří dokáží lépe zvládnout nepříznivé podmínky pro řádný provoz vodovodů a kanalizací. Jako naprosto zásadní pro překonání nepříznivých následků sucha se pak ukazuje systém propojených vodohospodářských celků, který lépe dokáže čelit případným výpadkům lokálních zdrojů vod. S propojováním vodohospodářských soustav však souvisí řada technických, ale i majetkoprávních problémů. V současné době se na území České republiky nachází deset vodárenských soustav, které zásobují vodou přes 3 miliony obyvatel ČR a dále desítky oblastních nebo regionálních skupinových vodovodů. Tato páteřní vodohospodářská infrastruktura byla vybudována v šedesátých až sedmdesátých letech minulého století, její životnost v současné době končí nebo skončí v nejbližších letech. Vzhledem k objemu nutných finančních prostředků nelze počítat s tím, že by rekonstrukce mohla být zajištěna jen z prostředků vybraných za vodné, obzvláště v situaci, kdy často malá společnost vlastněná městem či obcí má ve svém vlastnictví i značnou část této páteřní infrastruktury. Z tohoto důvodu jsem přesvědčen, že mezi hlavní opatření pro zmírnění negativních dopadů sucha by tak jednoznačně měly patřit i rekonstrukce, budování a propojování páteřních vodohospodářských soustav a užší ekonomicko­‑technická spolupráce jednotlivých společností vlastníků a provozovatelů vodohospodářské infrastruktury.

Jak SOVAK ČR hodnotí nový Operační program Životní prostředí (OPŽP) 2014–2020 z hlediska využitelnosti pro členy v praxi?

SOVAK ČR velice intenzivně vnímá potřebu rekonstrukce a výstavby vodohospodářské infrastruktury pro zajištění dodávek kvalitní pitné vody a řádné čištění odpadních vod v souladu s evropskou i národní legislativou. Vítáme jakékoliv finanční prostředky investované do vodohospodářské infrastruktury, jejíž hodnota v České republice dosahuje částky 1 bilionu Kč. Na druhé straně je potřeba konstatovat, že základní podmínky OPŽP programovacího období 2014–2020 vycházejí z již dříve dojednaných podmínek programovacího období 2007–2013. Právě tyto podmínky rozdělily na základě typu provozního modelu a délce trvání provozní smlouvy jednotlivé navrhované projekty do tří kategorií: projekty spolufinancovatelné z OPŽP bez dalších doplňujících podmínek, projekty výrazně omezené a projekty takzvaně nežadatelné. Vznikl tak trojkolejný systém selektivní podpory, který umožnuje některým členům SOVAK ČR financovat rekonstrukce a výstavbu vodohospodářské infrastruktury plně z programů OPŽP, některým našim členům za výrazně omezujících podmínek a některým pak neumožňuje spolufinancovat tolik potřebné investice vůbec. Jako druhý problém se v praxi jeví i speciální finanční modely, které se uplatňují právě pro projekty spolufinancované z OPŽP. Harmonizace postupů cenotvorby z hlediska formálních a administrativních postupů není provedena, ačkoliv musím s potěšením konstatovat, že navrhovaný zjednodušený finanční model připravený zástupci SFŽP, potažmo MŽP pro programovací období 2014–2020 je krok správným směrem, který vítáme.

rozhovor-2

Jaký je názor SOVAK ČR na novelu vodního zákona týkající se poplatků za odběr podzemních vod a jaký to bude mít vliv na cenu vodného, tím myslíme i na vodárenský systém využívající povrchové vody k úpravě na vodu pitnou?

Ministerstvo životního prostředí připravilo a předložilo novelu vodního zákona, která původně mimo jiné navrhovala postupně do roku 2022 zvýšit poplatek za odběr podzemních vod až na úroveň 8 Kč za m3. Je pravda, že poplatek za odběr podzemních vod je dnes nižší než poplatek za odběr vod povrchových, například na území, které spravuje Povodí Moravy, s. p., tento poplatek již dnes činí 6,65 Kč bez DPH. Nemohu ale souhlasit, že by kvůli rozdílné výši poplatků za odběr povrchových a podzemních vod docházelo k výraznému nadužívání, či dokonce drancování podzemních vod pro výrobu vody pitné, jak občas z některých kruhů zaznívá. Na území České republiky je rozdělení zdrojů podzemní a povrchové vody pro výrobu vody pitné v poměru cca 1 : 1 již řadu let konstantní, navíc jen malá část provozovatelů vodárenské infrastruktury má díky vybudované infrastruktuře reálnou možnost ovlivnit zdroj vody pro výrobu vody pitné. Také jsme měli oproti ministerstvu výrazně odlišný názor na dopad zvyšování poplatků za odběr podzemních vod, kde jsme nemohli přijmout názor ministerstva o dopadu max. 36 Kč na osobu a rok. Podle našich propočtů dopad na konečného spotřebitele by totiž nebylo pouhé prosté navýšení poplatku, ale konečné promítnutí v ceně za vodné, které by bylo díky technologické spotřebě vody při úpravě, ztrátám v distribuci, zisku a DPH o více jak 70 % vyšší, tedy nárůst poplatku o 4 Kč/m3 by byl fakticky nárůstem ceny o 7 Kč/m3. Navíc předmětná novela navrhovala snížení limitu zpoplatnění menších odběrů, které znamenalo pro malá sídla nárůst rovnou o 6 Kč/m3 (fakticky 10 Kč/m3). Výsledný dopad novely vodního zákona jen z titulu navýšení poplatků za odběr podzemních vod v oblastech zásobovaných podzemní vodou činil zhruba 250 Kč na osobu a rok.

Nicméně velice silně vnímáme rozdílnou výši poplatků za odběr povrchových a podzemních vod, i pro členy našeho sdružení to představuje rozdílné náklady na výrobu pitné vody nejen podle typu zdroje vod, ale i na jakém území podniků Povodí se nacházejí. V případě výše poplatků za odběr povrchových vod je nutné vzít v potaz stávající model financování státních podniků Povodí, pro které představuje poplatek za odběr povrchových vod více jak 70 % celkového příjmu. Při postupném snižování odběrů povrchových vod nejen pro vodárenské účely, ale i jednotlivými průmyslovými a energetickými podniky dochází k situaci, kdy snížení odběru povrchových vod má za následek zvýšení poplatku za její odběr. Pokud existuje obecný záměr na vyrovnání výše poplatku za odběr povrchových a podzemních vod, pak cesta k němu podle našeho názoru nevede přes jednorázové navýšení poplatku za odběr podzemních vod, ale na základě hlubší debaty nad smyslem poplatků za odběr povrchových a podzemních vod, nastavení objemu prostředků, které je nutné z těchto poplatků vygenerovat, jasné určení použití takto vybraných finančních prostředků a v neposlední řadě obnovení regulační funkce poplatků.

Jaké zkušenosti má Vaše sdružení ohledně dělení kompetencí mezi Ministerstvem zemědělství a Ministerstvem životního prostřední v problematice vody? Jaký vliv to má na Vaše sdružení?

Sektor vodního hospodářství je skutečně jedním z oborů lidské činnosti, který se potýká s výrazným dělením kompetencí nejen mezi Ministerstvo zemědělství a Ministerstvo životního prostředí. Obor vodovodů a kanalizací je primárně v kompetenci Ministerstva zemědělství, které nastavuje základní sektorová pravidla a regulace. Také Ministerstvo životního prostředí, které má v gesci problematiku ochrany vod, je v mnoha ohledech významným regulátorem, který značně ovlivňuje především provozovatele stokových sítí a čistíren odpadních vod. Nicméně rád bych připomenul i úlohu dalších ministerstev, která značně ovlivňují celý sektor vodního hospodářství, ať už je to problematika kvality pitných vod, které řeší Ministerstvo zdravotnictví, rozhodnutí dotýkající se stavebního zákona, územního plánování a lepšího hospodaření s dešťovou vodou, která spadají pod Ministerstvo pro místní rozvoj, a v neposlední řadě důležitou cenovou regulaci oboru vodovodů a kanalizací, kterou zajišťuje Ministerstvo financí. Z tohoto důvodu bych proto jen velmi nerad problematiku jisté roztříštěnosti kompetencí zužoval pouze na Ministerstvo zemědělství a Ministerstvo životního prostředí. O skutečnosti, že nastavené rozdělení kompetencí není vždy zcela ideální, svědčí situace, kdy si pracovníci jednotlivých ministerstev navzájem vyjasňují své kompetence a tvrdě hájí stanoviska a politiku svého ministerstva bez ohledu na celkový cíl politiky v oblasti vodního hospodářství. Typickou ukázkou jsou různé mezirezortní komise, které by měly formulovat tyto obecné cíle politik či mezirezortní připomínková řízení k jednotlivým návrhům zákonů či nařízení vlády. Jako příklad lze uvést poplatkovou novelu vodního zákona předloženou Ministerstvem životního prostředí, ke které zaslalo Ministerstvo zemědělství připomínky o celkovém rozsahu 27 stran. Pro SOVAK ČR a jednotlivé jeho členy tento stav znamená jednání a spolupráci s řadou nejrůznějších pracovníků státní správy na jednotlivých úrovních. Situace je pro nás o to komplikovanější, že SOVAK ČR není takzvaným povinně připomínkovým místem, a tak k mnoha věcem, které se dotýkají oboru vodovodů a kanalizací, máme možnost se vyjádřit jen na základě ochoty jednotlivých ministerstev přizvat nás k jednání, či na základě intenzivní spolupráce s povinně připomínkovými místy, ať už je to Svaz měst a obcí, Svaz místních samospráv, Hospodářská komora České republiky a jiní. SOVAK ČR je otevřen jednání s kterýmkoliv dotčeným orgánem státní správy při řešení problematiky dotýkající se oboru vodovodů a kanalizací, rozhodně ale nemá ambici navrhovat a prosazovat případná přerozdělení kompetencí v rámci jednotlivých ministerstev. Na druhé straně voda je natolik důležitým fenoménem, že by si zasloužila v celém komplexu spadat pouze pod jedno ministerstvo.

Jak se SOVAK ČR dívá na největší investici OPŽP 2014–2020, modernizaci Úpravny vody Želivka?

Rekonstrukce Úpravny vody Želivka, která zásobuje pitnou vodou přes 900 tisíc obyvatel, je svým významem skutečně jednou z nejdůležitějších vodohospodářských akcí za posledních několik let. Investice přesahující částku 1,2 miliardy Kč byla vyvolána především potřebou řešit problematiku výskytu pesticidů a jejich metabolitů v surové vodě z VN Švihov. K navrženým jednotlivým variantám rekonstrukce se vyjadřovala i odborná komise SOVAK ČR, která jednomyslně doporučila k realizaci sice nejdražší, ale co do splnění technických požadavků a i s ohledem na plánovanou životnost stavby prakticky jedinou vhodnou variantu. Domnívám se, že tato rekonstrukce přinese zabezpečení dodávek kvalitní pitné vody pro obyvatele Prahy na řadu let dopředu. Je potřeba ale zmínit i finanční otázku rekonstrukce ÚV Želivka. Přestože tato rekonstrukce je spolufinancována z programu OPŽP, tak vzhledem k výši spolufinancování a následné potřebě řádně plnit plán finanční obnovy bude mít tato rekonstrukce bohužel i dopad na odběratele a v konečném důsledku i koncového spotřebitele. Podle dostupných informací bude muset provozovatel ÚV Želivka, Želivská provozní, a. s., přistoupit ke zvýšení ceny vody předané dalším provozovatelům zásobujícím koncové spotřebitele o cca 25 %, což je v podmínkách České republiky skutečně skokové zdražení. Velkou výzvou do budoucna bude i rekonstrukce hlavního přivaděče z ÚV Želivka do hlavního města Prahy, která se s největší pravděpodobností neobejde bez delší odstávky a nutnosti zajistit zásobování obyvatel Prahy pitnou vodu z alternativních zdrojů, především dlouhodobým zprovozněním ÚV v Praze­‑Podolí, která od roku 2002 slouží jen jako pohotovostní rezerva.

Jaký je Váš názor na modernizaci ÚČOV Praha ve vztahu k modelům financování vodohospodářské infrastruktury?

Výstavba nové vodní linky ÚČOV Praha s předpokládanými rozpočtovými náklady přibližně 9 miliard Kč je jednoznačně nejvýznamnější a nejdůležitější akce v oblasti čištění odpadních vod v historii samostatné České republiky. Její realizaci předcházela řada let příprav, diskusí, ale bohužel i sporů, ať už technického či ekonomicko­‑právního rázu. Na rozdíl od výše zmíněné rekonstrukce ÚV Želivka není tento projekt zatím alespoň z části hrazen z evropských fondů prostřednictvím OPŽP. Velkou překážkou realizace se ukázaly nastavené podmínky v rámci programovacího období 2007–2013, délka smlouvy o provozování mezi hlavním městem Prahou a současným provozovatelem a především opakovaně negativní stanovisko expertů Evropské unie JASPERS k technické koncepci a nákladům stavby. Experti z JASPERS ve svých posudcích především nesouhlasili s technickým řešením plnícím národní emisní limity pro vypouštění odpadních vod do vod povrchových, které jsou v ČR nastaveny výrazně přísněji, než vyplývá z požadavků EU vyjádřených směrnicí 271/91/EHS. Přestože výhrady JASPERS byly opakovaně experty vyvráceny a provozovatel vyslovil ochotu v případě potřeby vyjmout ÚČOV z platné smlouvy o provozování, k dohodě o spolufinancování z programů OPŽP či jiných národních zdrojů se zatím nepodařilo dospět.

SOVAK ČR sdružuje jak vlastníky, tak i provozovatele vodohospodářské infrastruktury všech typů modelů provozování, což jsou především modely vlastnické, smíšené či oddílné. SOVAK ČR nepovažuje za vhodné a ani v tomto směru nebude do budoucna vyvíjet jakoukoliv aktivitu, kdy by jednotlivým členům či ostatním vodohospodářským společnostem doporučoval konkrétní typ modelu provozování. Jsem přesvědčen, že nastavení smluvních vztahů mezi vlastníkem a provozovatelem je výlučná záležitost dotčených společností, protože jen zástupci těchto společností jsou schopni řádně posoudit, jaký typ modelu provozování je v dané lokalitě nejvhodnější.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Téměř celý rok 2015 byl srážkově podnormální a naopak teplotně výrazně nadnormální. Srážkový deficit se začal projevovat již na počátku roku 2015 a vyvrcholil v polovině srpna s dalším prohloubením v podzimních měsících. Ve srovnání s dlouhodobým průměrem (období 1981–2010) přesáhl srážkový deficit v srpnu 170 mm a ve velmi vysokých hodnotách se pohyboval v intervalu hodnot 135–185 mm po celý podzim. Průměrná teplota za rok 2015 činila 9,4 °C a byla ve srovnání s normálem z let 1981–2010 o 1,5 °C vyšší. Vzestup průměrné teploty se projevil zvláště v letních měsících, kdy v červenci bylo o 2,4 °C a v srpnu dokonce o 4 °C tepleji než normálně. Maximální denní teploty na některých stanicích překračovaly 38 °C. Důsledkem toho se prakticky na celém území vyvinulo výrazné hydrologické sucho, kdy byl na většině toků po mnoho dní zaznamenáván průtok pod Q355 (jedná se o průtok, který je v dlouhodobém průměru dosažen nebo překročen po 355 dní v roce). Ve více než polovině případů (160) bylo hydrologické sucho velmi významné, průtok klesal až na hodnoty Q364. Některé toky nižšího řádu v letních měsících úplně vyschly [1].

velke%e2%95%a0u_jer%e2%95%a0ia%e2%95%a0ubi%e2%95%a0u_jezi%e2%95%a0urko_krus%e2%95%a0ine%e2%95%a0u_hory_uprava

Jak se tento nepříznivý stav odrazil na kvalitě povrchové vody a jaký dopad to může mít na vodní organismy, bylo prezentováno na semináři Dopad hydrologického sucha 2015 na kvalitu povrchových vod, který proběhl 12. října tohoto roku na Novotného lávce v Praze. Základní otázkou, na kterou je třeba si odpovědět, je, zda nízké průtoky v recipientech v antropogenně ovlivněném území vedou ke zhoršení kvality vody, či nikoliv. Při malých průtocích v recipientu dochází zákonitě k nižšímu stupni ředění odpadních vod. V období významného hydrologického sucha může být objem vypouštěných odpadních vod dokonce srovnatelný nebo vyšší než aktuální průtok.

Seminář zahájil předseda mezirezortní odborné skupiny VODA­‑SUCHO, ředitel Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i., Mgr. Mark Rieder, který seznámil přítomné s cíli a činností této skupiny. Ve svém příspěvku zmínil i některá adaptační opatření pro zmírnění dopadů sucha a nedostatku vody. K přípravě realizace opatření pro zmírnění těchto negativních jevů přijala Vláda ČR usnesení č. 620 ze dne 29. července 2015, kterým ministrům MŽP a MZe mj. ukládá předložit vládě do poloviny příštího roku koncepci ochrany před následky sucha.

Navazující program semináře byl rozdělen do tří tematických bloků: vznik a vývoj sucha 2015 z klimatologického a hydrologického hlediska, jak se tento nepříznivý stav projevil na kvalitě povrchových vod tekoucích a stojatých a nakonec, jak se se suchem vyrovnávají vodní organismy.

Ing. Radek Vlnas (ČHMÚ, VÚV TGM, v. v. i.) vyzdvihl klimatologické aspekty, které v roce 2015 vedly k teplotním a srážkovým anomáliím ve střední Evropě. Zajímavé bylo srovnání s jinými epizodami sucha v tomto a minulém století. Na jeho přednášku navázal Ing. Petr Vicenda (Povodí Vltavy, státní podnik), který dokumentoval hydrologické sucho v Čechách a zvláště v povodí Berounky. Zmínil mj., že brzký rozvoj sucha v minulém roce byl způsoben také nízkou zásobou vody ze sněhu tří předcházejících zimních období. Nejdelší extrémní hydrologické sucho s průtokem pod Q364 bylo zaznamenáno na řece Úhlavě v profilu Štěnovice (nad Plzní), trvalo 78 dní. Ke zmírnění dopadů sucha na dolních a středních tocích výrazně přispěly vodní nádrže; nadlepšení v závěrném profilu Vltavy je odhadováno na skoro 30 m3.s-1. Přitom odběry surové vody pro úpravu na vodu pitnou byly zachovány po celou dobu trvání nepříznivého stavu.

Ing. Kateřina Soukupová (Povodí Vltavy, státní podnik) seznámila přítomné s výsledky mimořádného monitoringu kvality povrchových vod v povodí Vltavy. Probíhal v období srpen až listopad 2015 na 36 říčních profilech. Četnost odběrů byla zahuštěna na 1x týdně až 1x za 14 dní. Výsledky analýz byly porovnány s obdobím 2013–2014. K překračování maximálních koncentrací ve srovnání s referenčním obdobím docházelo zvláště v případě konduktivity, organického znečištění, rozpuštěného kyslíku a celkového fosforu především na tocích nižšího řádu (podle Strahlera). Na tocích vyššího řádu dopad hydrologického sucha na kvalitu vody nebyl až na ojedinělé případy významný (také vlivem nadlepšování průtoků). Ze speciálních ukazatelů znečištění byl v některých profilech významný nárůst koncentrací kyseliny ethylendiamintetraoctové (EDTA), která je součástí pracích a čisticích prostředků. Byl také potvrzen známý jev „skokového“ zhoršení kvality vody pod intravilány měst a obcí po srážkové epizodě, které předcházelo déletrvající suché období.

A jak na sucho zareagovaly vodní nádrže? S tím posluchače seznámil přední expert na tuto problematiku RNDr. Jindřich Duras, Ph.D. (Povodí Vltavy, státní podnik). Předně, hydrologické sucho v povodí nad nádrží nemusí nutně vést ke zhoršení kvality vody v ní. Příroda si v mnohém dokáže poradit. Některé samočisticí procesy v povodí nad nádrží v období sucha probíhají s vyšší účinností než za normálního stavu. Prodlužuje se dotoková doba, s klesající hloubkou vody roste význam biologicky aktivních povrchů, vzrůstá úloha infiltrace v hyporeálu. Toto jsou jen některé aspekty, které Dr. Duras zmínil. Záleží také na tom, v jaké vzdálenosti jsou od přítoku do nádrže bodové zdroje znečištění lokalizovány. Tam, kde je vzdálenost malá, nemají samočisticí procesy takovou možnost se uplatnit. Zhoršená kvalita vody v horní části nádrže nemusí ohrozit kvalitu vody u hráze, kde dochází k odběru vody a odtoku do recipientu. To se potvrdilo např. na VN Švihov. Samozřejmě faktorů, které kvalitu vody ovlivňují, je celá řada, každou VN je potřeba hodnotit individuálně.

V posledním neméně zajímavém bloku byla přednáška RNDr. Petra Pařila (Masarykova univerzita Brno) na téma, jak se vliv vysychání toku projevuje na změně druhové diverzity zoobentosu. Na příkladu vodních bezobratlých bylo ukázáno, které skupiny organismů bude vysychání postihovat nejvíce, a byly zmíněny i ty druhy, které mohou ze změněné situace na základě svých vlastností těžit. Např. ve státech jižní Evropy, kde je vysychání toků častým jevem, je druhová diverzita bezobratlých vyšší než v České republice, kde k tomuto fenoménu dochází zatím zřídka.

Z vyšších organismů byly RNDr. Jitkou Svobodovou (VÚV TGM, v. v. i.) prezentovány populace raků žijících na našem území. Některé druhy jsou schopny zavrtat se hlouběji do hyporeálu, kde je dostatečná vlhkost, a přečkat tam hydrologicky nepříznivé podmínky i po několik týdnů. Pokud je potřeba račí populaci přesadit na jiné místo, měli by tak vždy učinit odborníci, aby nedošlo ke zničení původních druhů raků na našem území invazivními druhy (zvl. rakem pruhovaným Orconectes limosus).

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

V minulém čísle časopisu VTEI (5/2016) se čtenář mohl seznámit s názorem SOVAKu ČR na podporu „co nejrychlejšího úplného zákazu používání glyfosátu“ s ohledem na možnou kontaminaci povrchových vod touto látkou (hlavní látka totálních herbicidů typu roundup) a jejími rezidui. Jelikož v příspěvku nebyly uvedeny všechny relevantní informace, aby si mohl čtenář utvořit na uvedenou problematiku vlastní názor, dovolil jsem si veskrze negativní vyznění původního příspěvku uvést na pravou míru.

Cílem tohoto příspěvku není obhajovat použití glyfosátu, který je často využíván ve zbytečných, nadměrných množstvích (např. k desikaci sklizně), nýbrž poskytnout základní fakta o jeho mechanismu působení a představit zobecněné závěry vědeckých studií, které potenciální škodlivost glyfosátu vůči člověku, živočichům a vodnímu prostředí v posledních 30 letech zkoumaly (glyfosát byl objeven v roce 1970). I tak nebude snadné alespoň vyvážit převážně negativní dlouhodobou kampaň, která je v podobě poplašné zprávy ohledně používání glyfosátu bez ohledu na fakta v posledních letech sdělovacími prostředky šířena.

Glyfosát je bezbarvá organická, širokospektrálně působící herbicidní látka na bázi fosforu, která efektivně účinkuje vůči rostlinným zeleným pletivům (byliny i dřeviny), včetně mechorostů a zelených řas. Jeho účinek spočívá v utlumení funkce rostlinného enzymu (je součástí genomu i některých mikroorganismů, nikoliv savců), který umožňuje syntézu aminokyselin, potřebných k růstu a fungování rostliny [1]. Obecné závěry, které reprezentují statisticky významný soubor několika desítek studií ze všech vědních oborů, zabývajících se působením a účinky glyfosátu na organismy, dosud neprokázaly akutní nebo chronickou toxicitu glyfosátu (v maximálních množstvích používaných při zemědělské produkci) na teplokrevné organismy, tedy včetně člověka. K těmto závěrům došly např. Evropská komise (29. června rozhodla o dočasném prodloužení používání chemických přípravků na bázi glyfosátu po dobu 18 měsíců), německý Federální institut pro hodnocení rizik, Evropský úřad pro bezpečnost potravin, americký Úřad pro ochranu životního prostředí a jiné.

V roce 2015 byl glyfosát rozhodnutím Mezinárodní agentury pro výzkum rakoviny (IACR) na základě výsledků omezeného výběru studií zařazen do kategorie seznamu látek 2A jako potenciální karcinogen. Na stejném seznamu je pro ilustraci čtenáře i červené maso a pití horkých nápojů o teplotě více než 65 °C (tedy i kávy a čaje). I selským rozumem lze dovodit, že extrémní příjem jakékoliv látky, včetně těch základních jako soli nebo cukru, je pro člověka ohrožující, a je proto často důvodem, aby tyto látky byly na podobné seznamy zařazeny. O jejich benefitech se však v souvislostech s nimi nemluví. Např. největším benefitem glyfosátu je dlouhodobá udržitelnost zemědělské produkce v případě využití geneticky upravených odrůd obilovin a kukuřice (GMO) odolných vůči glyfosátu při širokospektrální likvidaci plevelů (samotná problematika GMO není cílem příspěvku).

V příspěvku SOVAKu zmíněná kontaminace povrchových vod je ve skutečnosti významně omezena výraznou adsorpcí glyfosátu na půdní částice, navíc SOVAKem prezentované hodnoty v povrchových vodách z Belgie, Irska a Švédska na úrovni 139–370 µg·l-1 jsou v řádech, které zcela jistě nelze nazývat jako závažné. Velikost takového množství lze srovnat např. s nejvyšší mezní hodnotou pro koncentraci celkových kyanidů v pitné vodě v ČR, která činí 50 µg·l-1 [2] a u kterých je narozdíl od glyfosátu akutní toxicita prokázána a všeobecně známa. Navíc příspěvek neuvádí, zda jde o průměrnou, či maximální změřenou koncentraci. Nejcitlivějšími nezelenými organismy na glyfosát jsou ryby a obojživelníci, z nichž u některých druhů byla zjištěna tzv. střední smrtná koncentrace 38–39 mg·l-1 (tj. 100× více než uvedené koncentrace ve vodách) při expozici 24 a 96 hodin [3, 4].

Jinou věcí je samotné použití surfaktantů (smáčedel) v herbicidech na bázi glyfosátu, usnadňujících jeho průnik do zelených pletiv. Tyto látky jsou skutečně dráždivé a mohou vyvolávat nejen u lidí, ale i u vodních organismů různé alergické reakce. Velmi často je však tento jejich potenciální negativní efekt zaměňován právě s glyfosátem samotným (např. u zmíněných citlivých obojživelníků je střední smrtná koncentrace surfaktantů 1,1 mg·l-1 při expozici 24 a 96 hodin, což je 35× menší hodnota než u glyfosátu). Přitom vhodnou úpravou legislativy lze použití surfaktantů v herbicidech účinně omezit. Dílčím problémem mohou být různá rezidua, a to jak ze surfaktantů, tak z glyfosátu. Glyfosát v řádu jednotek dnů až měsíců (podle charakteru prostředí) biodegraduje přes meziprodukty až na konečné produkty v podobě CO2 a iontů NH4+ [4], což při zvýšené biochemické oxidaci (nitrifikaci) může vést až ke kyslíkovému deficitu ve vodním prostředí. To platí především pro stojaté vody, kde je nutné při použití glyfosátu v jejich okolí s tímto efektem počítat, ve vodních tocích je obvykle areace vody dostatečná. Samotné meziprodukty čítají různé látky organické povahy od zcela netoxických (aminokyseliny) až po ty toxické (formaldehyd), nicméně vycházíme­­‑li z běžných koncentrací glyfosátu v povrchových vodách, jsou jejich koncentrace enviromentálně nevýznamné.

Výsledky dosavadního celosvětového sledování vlivu glyfosátu na zdraví člověka z hlediska konzumace glyfosátem ošetřených potravin nebo pitné vody se stopami glyfosátu zatím neprokázaly jeho akutní ani chronickou toxicitu vůči teplokrevným organismům v koncentracích, se kterými se v prostředí můžeme běžně setkat. Neznamená to, že potenciální toxické účinky glyfosátu nemohou být dalším výzkumem v budoucnu objeveny, nicméně je více než sporné vyvolávat negativní kampaň proti používání glyfosátu na základě několika ojedinělých výsledků, tím spíše nepodložených faktů a domněnek. Pokud SOVAK hovoří o problémech s pesticidy na úpravnách vod, je z tohoto důvodu poněkud nešťastné a zavádějící uvádět jako příklad škodlivého pesticidu právě glyfosát, který z hlediska toxicity, pokud vůbec existuje, patří ve srovnání třeba s brodifakem nebo oficiálně zakázaným karbofuranem k těm vůbec nejmírnějším.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Na území Karlovarského kraje byly identifikovány oblasti, jež se pravidelně potýkají s problémy nedostatku vody pro vodárenské i průmyslové využití. Od roku 2015 je ve spolupráci VÚV TGM, v. v. i., a státního podniku Povodí Ohře řešen projekt s názvem Zajištění dostupnosti vodních zdrojů ve vybraných oblastech Karlovarského kraje. Projekt má za úkol navrhnout opatření vedoucí k zabezpečení požadavků na užívání vod v období nedostatku vody s důrazem na maximální využití stávající infrastruktury. V článku jsou popsány identifikované pozorované změny hydrologické bilance způsobené vlivem klimatických změn na zájmovém území Karlovarského kraje, spolu se změnami výhledovými pro budoucí časové horizonty 2021–2050 a 2071–2099.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Úvod

S postupem klimatické změny na území České republiky vznikají pro sektor vodního hospodářství nové výzvy, se kterými se musí postupně vypořádat. Jsou již identifikovány oblasti, jež v současné době mají problémy se zabezpečením dostatku vody, a na základě hydrologického modelování jsou identifikovány oblasti, jež jsou potenciálně, kvůli vlivu klimatické změny, zranitelné v budoucích časových horizontech. Problémy jsou se zabezpečením vody pro vodárenské i průmyslové účely. Článek se zaměřuje na současné a výhledové změny hydrologické bilance na území Karlovarského kraje.

V roce 2010 byla zpracována Výhledová studie potřeb a zdrojů vody v Karlovarském kraji [1], která vyhodnotila zabezpečenost požadavků na užívání vody (odběry, minimální průtoky, režimy hladin v nádržích aj.) vzhledem k dostupným kapacitám vodních zdrojů (průtokům ve vodních tocích a disponibilních zásob ve vodních nádržích). Tato studie hodnotila zabezpečenost pro současné i výhledové hydrologické podmínky.

Tabulka 1. Dílčí povodí na území Karlovarského kraje (DBČ – databázové číslo, ČHP – číslo hydrologického pořadí)
Table 1. Catchments of the Karlovy Vary district (DBČ – database number, ČHP – number of hydrological order)
beran-tabulka-1

Již ze závěrů této studie vyplývá, že na území Karlovarského kraje se nachází oblasti, které mají problémy se zabezpečením dostatku vody v bezdeštných obdobích. Tyto problémy se ukazují již v současném období a i pro výhledová období, která uvažují postup klimatických změn, těchto zranitelných oblastí podle výsledků modelování přibývá. Identifikací zranitelných oblastí a návrhem adaptačních opatření se zabýval například projekt Navrhování adaptačních opatření pro snižování dopadů klimatické změny na hydrologickou bilanci z roku 2012, který se zaměřil na území povodí Orlice, Chrudimky a Blšanky [2]. Na základě definování zranitelných oblastí z hlediska nedostatku vody na území ČR v roce 2015 byl Karlovarský kraj vyhodnocen jako mírně až středně zranitelný [3, 4].

Od roku 2015 je ve spolupráci VÚV TGM, v. v. i., a státního podniku Ohře řešen navazující projekt, jenž má za úkol vytvoření certifikované metodiky pro návrh opatření vedoucích k zabezpečenosti požadavků na užívání vod v období nedostatku vody s důrazem na maximální využití stávající infrastruktury. Projekt má název Zajištění dostupnosti vodních zdrojů ve vybraných oblastech Karlovarského kraje a je spolufinancován Ministerstvem zemědělství ČR. V článku jsou popsány výsledky hydrologického modelování pro dílčí povodí Karlovarského kraje, jež bylo jedním z výsledků prvního roku řešení zmiňovaného projektu. V dalších letech budou pro boj s nedostatkem vody v rámci projektu navržena konkrétní opatření pro identifikované lokality.

Data a metody

Karlovarský kraj má rozlohu 3 314 km2. V severní části kraje leží Krušné hory s nejvyšší horou Klínovec (1 244 m n. m.). Páteřní řeka Ohře rozděluje kraj přibližně v polovině a odděluje Krušné hory na severu od Slavkovského lesa (Lesný, 983 m n. m.) na jihozápadě a Doupovských hor (Hradiště, 934 m n. m.) na jihovýchodě. Slavkovský les a Doupovské hory jsou od sebe oddělené největším přítokem Ohře, řekou Teplou. Mezi další významné přítoky Ohře patří Rolava, Svatava, Libocký potok, Odrava a Bystřice.

Plocha Karlovarského kraje byla pro účely hydrologického modelování rozdělena na 11 dílčích povodí o podobné rozloze, přehled se základními identifikačními údaji je uveden v tabulce 1. Pro analýzu současného stavu hydrologické bilance a pro kalibraci hydrologického modelu Bilan byla zvolena časová řada 1961–2010. K dispozici byly řady teplot, srážek a odtoku. V případech, kdy nebyly k dispozici hodnoty odtoku přímo pro vybraný uzávěrový profil, byly hodnoty dopočítány odečtením mezipovodí (uvedeno v tabulce 1 – sloupec výpočet odtoku).

Model Bilan

Pro modelování hydrologické bilance na povodích byl použit konceptuální model Bilan simulující hydrologickou bilanci v denním či měsíčním časovém kroku, např. [5–7]. Pro potřeby modelování hydrologické bilance v předkládaném článku byl použit měsíční krok výpočtu. Vstupními daty jsou časové řady srážek a teploty vzduchu a pro kalibraci modelu i pozorovaný odtok. Model je řízen v měsíční verzi osmi volnými parametry, výpočtem se modeluje potenciální evapotranspirace, územní výpar, infiltrace do zóny aerace, průsak touto zónou, zásoba vody ve sněhu, zásoba vody v půdě a zásoba podzemní vody. Výpočet potenciální evapotranspirace je prováděn buď výpočtem založeným na vegetačních zónách [8], nebo výpočtem založeným na slunečním záření pro určitou zeměpisnou šířku [9]. Odtok je modelován jako součet tří složek – přímého, hypodermického a základního odtoku. V předkládaném článku se zaměřujeme na změny průměrných teplot vzduchu, srážkových úhrnů, výparu, základního odtoku a celkového odtoku.

Scénáře klimatické změny

Pro modelování budoucích změn ve veličinách hydrologické bilance byly vybrány dva budoucí časové horizonty, a sice období 2021–2050 a 2071–2099. Tato období byla vybrána na základě obdobných studií řešených ve VÚV TGM, v. v. i., v posledních letech, aby byla zajištěna konzistentnost výsledků pro jejich porovnávání. K modelování dopadů klimatické změny na hydrologickou bilanci bylo vybráno celkem 15 simulací regionálních klimatických modelů (RCM), které pokrývají časové období 1961–2099. RCM jsou výstupem projektu ENSEMBLES. Všechny simulace byly řízené emisním scénářem SRES A1B s prostorovým rozlišením 25 × 25 km. Uvažováno bylo 15 RCM simulací řízených čtyřmi globálními klimatickými modely (tabulka 2). Jako výsledná hodnota změny hydrologické veličiny byl brán průměr z těchto 15 simulací. Popis vybraných regionálních klimatických modelů je uveden ve zprávě Hanel aj. [10] nebo Hanel a Vizina [11]. K dispozici byla data za pozorované období 1961–2010. Změny bilančních prvků byly brány k průměru ze současného období 1981–2010.

Tabulka 2. Přehled simulací regionálních klimatických modelů (RCM)
Table 2. Regional climate model simulations (RCM)
beran-tabulka-2

Výsledky

Pozorované období

Vzhledem k dostatečně dlouhým pozorovaným časovým řadám 1961–2010 byly spočítány průměrné hodnoty jednotlivých členů hydrologické bilance pro časové horizonty 1961–1990 a 1981–2010. V klimatologii jsou jako standardní uvažována třicetiletá období, často je pro kontrolní klima voleno období 1961–1990. Změny udávají pozorované změny hydrologické bilance. Hodnoty jsou uvedeny v tabulce 3. Změny v těchto pozorovaných obdobích nejsou většinou významné, nicméně jsou již viditelné. Za zmínku stojí změna celkové průměrné teploty o přibližně 0,5 °C. Při bližším pohledu na výsledky [12] je vidět největší oteplení v zimních měsících. S tímto souvisí zvýšený územní výpar během těchto měsíců. Vlivem popsaných změn se během jarního tání vsákne do podzemních zásob menší množství vod (vyšší výpar a povrchový odtok), které by měly dotovat povrchové toky během letních suchých období.

Průměrné roční srážkové úhrny se v období 1961–1990 pohybovaly v rozsahu 600–800 mm v povodí Ohře, v povodí Mže průměr nepřesahoval 650 mm, v povodí Střely 600 mm a v povodí Blšanky méně než 500 mm. V období 1981–2010 byl zaznamenán nárůst srážek v rozsahu 3–10 %. Nejvyšší srážkové úhrny jsou dosahovány především v horských oblastech Krušných hor a Smrčin (část Krušnohorské pahorkatiny) na severu a severozápadě území. Na jihovýchodním okraji území se již naopak na srážkovém úhrnu projevuje srážkový stín Krušných hor.

Na velikosti celkového odtoku se na území Karlovarského kraje významně projevuje vliv orografie. Odtoková výška v západní a severní části území přesahuje 300 mm ročně (povodí Ohře po Cheb, Ohře po Karlovy Vary). V povodí Teplé činil průměr přibližně 250 mm. V dolní části kraje v povodí Střely a v povodí Blšanky klesá průměrná odtoková výška díky vyšší teplotě vzduchu až pod 100 mm ročně.

Budoucí změny v hydrologické bilanci

Teplota

Podle modelování hydrologické bilance na základě dat ze simulací regionálních klimatických modelů se na území Karlovarského kraje zvýší průměrná teplota vzduchu v budoucím časovém horizontu 2021–2050 o přibližně 1 °C vzhledem k současnému měřenému průměru 1981–2010. Nejvíce se bude oteplovat v zimních měsících (o 1,2 °C), nejméně pak v jarních měsících (o 0,8 °C). Ve vzdálenějším časovém horizontu 2071–2099 ukazují modely zvýšení průměrné teploty o přibližně 2,7 °C vůči současnému období. Největší oteplení vykazují zimní (o 3,1 °C) a letní měsíce (o 3 °C). V podzimních měsících je nárůst průměrně o 2,7 °C, v jarních měsících je nárůst nejmenší o 2,2 °C. Změny průměrné teploty k časovému období 2071–2099 jsou znázorněny na obr. 1.

beran-1

Obr. 1. Absolutní změny průměrné teploty vzduchu v časovém období 2071–2099 od současnosti 1981–2010; DJF – prosinec, leden, únor, MAM – březen, duben, květen, JJA – červen, červenec, srpen, SON – září, říjen, listopad
Fig. 1. Absolute changes in mean air temperature in the scenario period 2071–2099 (with respect to 1981–2010); DJF – December, January, February, MAM – March, May, June, JJA – June, July, August, SON – September, October, November

Srážky

Změny v průměrném ročním srážkovém úhrnu nejsou významné ani pro jeden budoucí časový horizont, v obou případech je změna do + 7 %. Pro dřívější časový horizont 2021–2050 vychází jarní a letní měsíce téměř beze změny, zimní a podzimní měsíce vykazují nárůst od 6 do 11 % vzhledem k časovému horizontu 1981–2010. Pro vzdálenější modelové období 2071–2099 je typický vyšší nárůst průměrných srážek během zimních měsíců (13–25 %), který vyvažuje pokles během letních měsíců (7–14 %). Změny průměrné srážky ve vzdálenějším časovém horizontu jsou znázorněny na obr. 2.

beran-2

Obr. 2. Relativní změny průměrných srážkových úhrnů v časovém období 2071–2099 od současnosti 1981–2010; DJF – prosinec, leden, únor, MAM – březen, duben, květen, JJA – červen, červenec, srpen, SON – září, říjen, listopad
Fig. 2. Relative changes in mean precipitation in the scenario period 2071–2099 (with respect to 1981–2010); DJF – December, January, February, MAM – March, May, June, JJA – June, July, August, SON – September, October, November

Odtoková výška

Průměrná roční odtoková výška se v časových horizontech 2021–2050 a 2071–2099 téměř nezmění, průměrné změny jsou do 5 %. Pro sezonní změny je typické zvýšení odtokové výšky během zimních měsíců, pro bližší období
2021–2050 do 24 %, pro vzdálenější časový horizont do 32 %. V ostatních měsících v tomto období dochází k významnému snížení odtokové výšky, během letních měsíců až o 30 %. Změny odtokové výšky v budoucím časovém horizontu jsou znázorněny na obr. 3. Pro změny základního odtoku na povodí je typický významný úbytek během letních a také podzimních měsíců.

Změny hydrologické bilance jsou podrobněji popsány a uvedeny v periodické zprávě k projektu [12].

beran-3

Obr. 3. Relativní změny odtokových výšek v časovém období 2071–2099 od současnosti 1981–2010; DJF – prosinec, leden, únor, MAM – březen, duben, květen, JJA – červen, červenec, srpen, SON – září, říjen, listopad
Fig. 3. Relative changes in mean runoff in the scenario period 2071–2099 (with respect to 1981–2010); DJF – December, January, February, MAM – March, May, June, JJA – June, July, August, SON – September, October, November

Závěr

Na základě modelování změn hydrologické bilance se potvrdilo, že postup klimatické změny se Karlovarskému kraji v žádném případě nevyhýbá. Charakter probíhajících a modelovaných změn hydrologické bilance v Karlovarském kraji je srovnatelný se změnami probíhajícími v měřítku celé České republiky. Vliv vyšších teplot vzduchu v průběhu celého roku spolu se zvýšenými srážkovými úhrny během zimy zvyšuje odtokové výšky vodních toků a zároveň zvyšuje územní výpar během tohoto období. To má za následek nedostatečnou akumulaci vody ve sněhové pokrývce, která by se během postupného jarního tání vsakovala do kolektorů podzemních vod. Dostatečné zásoby podzemních vod jsou důležité pro dotování povrchových toků základním odtokem během přelomu léta a podzimu (srpen, září), kdy je méně srážek. V případě delších bezdeštných období, jako tomu bylo například v roce 2015, se dostupnost vodních zdrojů o to zhoršuje.

Tabulka 3. Základní klimatické a hydrologické charakteristiky dílčích povodí Karlovarského kraje; drobné rozdíly mezi srážkami a součtem územního výparu s celkovým odtokem jsou způsobeny změnou zásob podzemní vody
Table 3. Climatic and hydrological characteristics of Karlovy Vary district catchments
beran-tabulka-3

Popsané změny hydrologické bilance způsobují problémy s nedostatečným zabezpečením vodních zdrojů v oblasti Karlovarského kraje. Řešený projekt Zajištění dostupnosti vodních zdrojů ve vybraných oblastech Karlovarského kraje si klade za cíl identifikovat konkrétní lokality ohrožené nedostatkem vody a navrhnout účinná adaptační opatření pro boj s nedostatkem vodních zdrojů na těchto lokalitách. Projekt je řešen ve spolupráci VÚV TGM, v. v. i., a Povodí Ohře, s. p., s předpokládaným termínem dokončení v roce 2018.

Poděkování

Článek vznikl na základě výzkumu prováděného v rámci projektu Zajištění dostupnosti vodních zdrojů ve vybraných oblastech Karlovarského kraje (QJ1520318), který je financován Ministerstvem zemědělství ČR v rámci programu KUS. Scénáře změny klimatu byly vytvořeny v rámci projektu TA02020320, který byl spolufinancován Technologickou agenturou ČR.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Pro odhad vlivu změny klimatu na vodní režim v krajině a sektory vodního hospodářství se zpravidla užívá hydrologického modelování, kde vstupem do hydrologického modelu jsou scénářové srážky a teploty založené na simulacích klimatických modelů. Tyto simulace jsou zatíženy systematickými chybami, které lze korigovat pomocí řady dostupných metod. Nicméně se ukazuje, že shoda rozdělení korigovaných a pozorovaných vstupních veličin (srážek a teploty) nezaručuje shodu rozdělení simulovaného odtoku. To je způsobeno zejména skutečností, že běžně používané metody korekce systematických chyb klimatických modelů neodstraňují chyby v časové struktuře srážek. Dalším problémem je, že korekce se zpravidla omezují na časové měřítko, v němž je (hydrologický) model provozován – tj. většinou denní. Ukazuje se, že přes uspokojivou korekci veličin v denním časovém kroku jsou měsíční, sezonní a roční agregace srážek zatíženy podstatnou systematickou chybou, což následně vede k chybám v dlouhodobé hydrologické bilanci a variabilitě simulovaného odtoku.

novodomske-raseliniste

Úvod

Jelikož jsou simulace klimatických modelů zatíženy systematickými chybami, nelze simulované časové řady srážek a teploty použít přímo pro hydrologické modelování. Relativně hrubé horizontální rozlišení globálních i regionálních klimatických modelů (RCM) neumožňuje adekvátně popsat orografii terénu, vznik konvektivních srážek atp. V důsledku toho je řada jevů popsána pomocí empirických nebo semi­‑empirických vztahů, které jsou často zmiňovány jako jedna z dominantních příčin systematických chyb v simulacích klimatických modelů [1–3].

Existuje řada studií, které se zabývají korekcí chyb klimatických modelů. Korekce simulovaných srážek a teploty spočívá v transformaci simulovaných časových řad takovým způsobem, který zaručí přijatelnou shodu vybraných statistických charakteristik simulovaných a pozorovaných veličin. Byly vyvinuty různé metody korekce systematických chyb, od transformací korigujících průměr přes nelineární transformace korigující průměr a variabilitu až po pokročilé metody transformující celé rozdělení pravděpodobnosti uvažovaných veličin, popř. vztahy mezi proměnnými. Tyto metody představuje např. [4–6]. Řada aspektů korekce systematických chyb je však problematická, viz např. [7, 8].

Simulace RCM jsou zpravidla k dispozici v denním časovém kroku. V tomto časovém měřítku také probíhá korekce simulovaných veličin i hodnocení její účinnosti. Současné metody korekce systematických chyb jsou schopné transformovat simulovaná data tak, že rozdělení korigovaných veličin se perfektně shoduje s rozdělením veličin pozorovaných a navíc rozumně zachovává korelační strukturu mezi veličinami. Shoda rozdělení a vztahů veličin v denním kroku však neznamená shodu v případě delších či kratších časových měřítek, což je způsobeno časovou strukturou simulovaných veličin, která není zpravidla korekcí ovlivněna. Toto chování bylo popsáno např. v pracích Haerter aj. [9], Johnson a Sharma [10], Ehret aj. [7] a Addor aj. [8], nicméně ve většině praktických aplikací je tento problém často přehlížen. Hodnocení metod korekce se navíc často omezuje na veličiny simulované klimatickým modelem (např. srážky a teplota) a neuvažuje výstupy závislé na těchto veličinách (např. odtok).

V předkládaném článku jsou proto demonstrovány základní problémy korekce systematických chyb při použití v hydrologických simulacích. Ukazuje se, že rozdělení odtoku simulovaného pomocí hydrologického modelu využívajícího korigované srážky a teplotu neodpovídá rozdělení odtoku simulovaného na základě pozorovaných časových řad ani v časovém kroku, ve kterém byla korekce provedena. Pro analýzu účinnosti metod korekce systematických chyb na různé veličiny v různých časových měřítcích byl vyvinut balík MUSICA pro R software, viz https://github.com/hanel/musica.

Popis oblasti a data

Studie byla provedena na povodí Oslavy, které má rozlohu 861 km2 s průměrnou výškou 500 m n. m. Průměrná roční srážka činí 594 mm, průměrná teplota 7,2 °C a průměrný průtok v ústí je 3,5 m3/s. Povodí je z větší části neregulované, pouze na horním toku Oslavy je víceúčelová vodárenská nádrž Mostiště. Nevyskytují se zde vyšší elevace, které by znesnadňovaly použití RCM.

Pozorovaná data

Pro studii byla použita hydrometeorologická data (srážky, teplota, průtoky) v denním kroku z období 1970–1999. Časové řady srážek a teploty pocházejí z interpolovaných dat do pravidelné sítě 25 × 25 km [11], průtoky pak z vodoměrné stanice Oslavany.

Tabulka 1. Použité RCM simulace; v řádcích jsou uvedeny řídicí simulace globálních klimatických modelů, sloupce odpovídají regionálním klimatickým modelům; v jednotlivých buňkách je v závorkách uveden počet simulací podle RCP2.6 („26“), RCP4.5 („45“) a RCP8.5 („85“)
Table 1. Considered RCM simulations; driving GCM simulations are listed in rows whereas columns correspond to RCMs; a number of simulation according to RCP2.6 („26“),
RCP4.5 („45“) and RCP8.5 („85“) is listed in brackets in individual cells
hanel-tabulka-1

RCM data

Pro vyhodnocení účinku korekce systematických chyb simulovaných časových řad srážek a teploty na simulovaný odtok bylo uvažováno 52 simulací regionálních klimatických modelů z projektu CORDEX [12]. Přehled použitých simulací udává tabulka 1. K dispozici bylo sedm regionálních klimatických modelů k downscalingu simulací deseti globálních klimatických modelů. Z regionálních klimatických modelů je nejpočetněji zastoupen model RCA4 (30 simulací) a CLM (8 simulací). Simulace nejčastěji využívají koncentrační scénář RCP8.5 předpokládající nejintenzivnější zvyšování radiačního působení (26 simulací) a RCP4.5 (21 simulací), méně pak RCP2.6 předpokládající snižování koncentrací skleníkových plynů (3 simulace). Pro RCP6.0 nebyla dostupná žádná simulace. Simulace jsou většinou dostupné pro období cca 1961–2100, některé 1950–2100. Prostorové rozlišení je 0,11° a 0,44°, což odpovídá cca 12 a 50 km. Všechny simulace jsou volně dostupné prostřednictvím Earth System Grid Federation.

Metodika

Pozorované časové řady srážek a teploty byly použity pro kalibraci hydrologického modelu Bilan (kap. Hydrologické modelování). Simulované časové řady srážek a teploty byly korigovány standardní a kaskádovou kvantilovou metodou (kap. Korekce systematických chyb). Vybrané charakteristiky rozdělení korigovaných srážek, teploty a odpovídajícího modelovaného odtoku byly porovnány (kap. Vyhodnocení) s charakteristikami pozorovaných veličin (srážek, teploty a odpovídajícího modelovaného odtoku).

hanel-1
Obr. 1. Zbytková chyba (relativní pro srážky a odtok, absolutní pro teplotu [°C]) po korekci standardní kvantilovou metodou pro průměr (vlevo), 90% kvantil (uprostřed) a směrodatnou odchylku (vpravo), pro srážky (nahoře), teplotu (uprostřed) a modelovaný odtok (dole); barvy určují roční období (červená – zima, zelená – jaro, modrá – léto, světle modrá – podzim); vodorovná osa značí časové agregace (D1 – den, D10 – deset dnů, M1 – měsíc, M3 – tři měsíce, M6 – šest měsíců, Y1 – rok, Y5 – pět let); čáry značí průměrnou chybu, zelený pás rozpětí 50 % a modrý pás 90 % ze všech modelů
Fig. 1. Residual error (relative for precipitation and runoff, absolute for temperature [°C]) after the standard quantile correction method for mean (left), 90% quantile (middle) and standard deviation (right), for precipitation (top), temperature (middle) and simulated runoff (bottom); colours indicate seasons (red – winter, green – spring, blue – summer, light blue – autumn); horizontal axis shows time aggregation (D1 – a day, D10 – ten days, M1 – a month, M3 – three months, M6 – six months, Y1 – a year, Y5 – five years); the lines represent mean residual error in the climate model ensemble, green (blue) area indicates an envelope of 50 (90)% of climate model simulations

Korekce systematických chyb

Simulované časové řady srážek a teploty byly korigovány pomocí standardní kvantilové metody popsané např. [13]. Tato metoda zaručuje, že rozdělení pravděpodobnosti srážek a teploty korigovaných dat odpovídá rozdělení pravděpodobnosti pozorovaných veličin. Kvantilová metoda byla použita v denním kroku, zvlášť pro jednotlivé měsíce.

Za účelem vyhodnocení vlivu korigovaného časového měřítka na modelovaný průtok byla kvantilová metoda aplikována také iterativně pro různá časová měřítka (konkrétně denní, měsíční a roční) pomocí přístupu popsaného Haerterem aj. [9]. Podstatou metody je opakovaná korekce denních časových řad na základě rozdělení denních hodnot a měsíčních a ročních agregací. Vzhledem k tomu, že korekce v jednom časovém měřítku ovlivňuje rozdělení v jiných časových měřítcích, je postup iterativně opakován.

Hydrologické modelování

Simulace odtoku z povodí Oslavy byla provedena modelem Bilan vyvíjeným ve Výzkumném ústavu vodohospodářském (VÚV). Bilan [14] je konceptuální model hydrologické bilance, který je v denním kroku řízen šesti parametry. Srážky jsou transformovány na odtok pomocí soustavy lineárních a nelineárních nádrží. Kalibrace parametrů modelu probíhá na pozorovaných časových řadách (srážky, teplota a odtok), kdy se sleduje nejlepší shoda mezi pozorovaným a modelovaným odtokem. Nakalibrovaným modelem se dále generuje odtok na základě korigovaných srážek a teploty vycházejících z RCM. Více o modelu lze nalézt na bilan.vuv.cz.

Vyhodnocení

K vyhodnocení zbytkové chyby v korigovaných časových řadách srážek, teploty a modelovaného odtoku byl použit balík MUSICA pro prostředí R [15]. Balík umožňuje pohodlné porovnání libovolných charakteristik rozdělení hodnocených veličin pro různá časová měřítka, přičemž tato měřítka je možno uživatelsky definovat. V tomto článku jsou dále uvažována denní (D1), 10denní (D10), měsíční (M1), 3 a 6měsíční (M3 a M6) a roční a pětileté (Y1 a Y5) časové agregace. Pro kratší než půlroční agregace jsou výsledky prezentovány jako průměry pro jednotlivé sezony (MAM – březen, duben, květen; JJA – červen, červenec, srpen; SON – září, říjen, listopad; DJF – prosinec, leden, únor). Primárně se hodnotí chyba korigovaných veličin, která je dále označována jako „zbytková chyba“.

hanel-2
Obr. 2. Zbytková chyba (relativní pro srážky a odtok, absolutní pro teplotu [°C]) po korekci kaskádovou kvantilovou metodou pro průměr (vlevo), 90% kvantil (uprostřed) a směrodatnou odchylku (vpravo), pro srážky (nahoře), teplotu (uprostřed) a modelovaný odtok (dole); barvy určují roční období (červená – zima, zelená – jaro, modrá – léto, světle modrá – podzim); vodorovná osa značí časové agregace (D1 – den, D10 – deset dnů, M1 – měsíc, M3 – tři měsíce, M6 – šest měsíců, Y1 – rok, Y5 – pět let); čáry značí průměrnou chybu, zelený pás rozpětí 50 % a modrý pás 90 % ze všech modelů
Fig. 2. Residual error (relative for precipitation and runoff, absolute for temperature [°C]) after the cascade quantile correction method for mean (left), 90% quantile (middle) and standard deviation (right), for precipitation (top), temperature (middle) and simulated runoff (bottom); colours indicate seasons (red – winter, green – spring, blue – summer, light blue – autumn); horizontal axis shows time aggregation (D1 – a day, D10 – ten days, M1 – a month, M3 – three months, M6 – six months, Y1 – a year, Y5 – five years); the lines represent mean residual error in the climate model ensemble, green (blue) area indicates an envelope of 50 (90)% of climate model simulations

Výsledky

obr. 12 je patrné, že pro všechny tři prezentované charakteristiky (průměr, 90% kvantil a směrodatná odchylka) jsou zbytkové chyby velmi malé u srážek i teploty, zejména v D1 měřítku, pro které byly korekce kalibrovány. Nicméně v případě použití těchto srážek a teplot pro modelování odtoku dochází k „zesílení“ zbytkových chyb nad únosnou mez. Uspokojivé výsledky se nedostavily ani pro měřítko D1, pro které byly korekce kalibrovány. Extrémním případem je podzimní sezona (světle modře) – v absolutním vyjádření se však jedná o velmi malé hodnoty.

hanel-3
Obr. 3. Korelace mezi srážkou a modelovaným odtokem (nahoře), mezi srážkou a teplotou (uprostřed) a mezi teplotou a modelovaným odtokem (dole) pro jednotlivá roční období (DJF – zima, MAM – jaro, JJA – léto, SON – podzim); červeně jsou zobrazena korigovaná data standardní kvantilovou metodou, modře pozorovaná data a zeleně simulovaná data; vodorovná osa značí časová měřítka (D1 – den, D10 – deset dnů, M1 – měsíc, M3 – tři měsíce, M6 – šest měsíců, Y1 – rok, Y5 – pět let); čáry značí průměrnou korelaci, zelený pás rozpětí 50 % a modrý pás 90 % ze všech modelů
Fig. 3. Correlation between precipitation and modelled runoff (above), between precipitation and temperature (middle) and between temperature and modelled runoff (below) for seasons of year (DJF – winter, MAM – spring, JJA – summer, SON – autumn); data corrected by the standard quantile method are in red, observed in blue and simulated in green; horizontal axis shows time aggregation (D1 – a day, D10 – ten days, M1 – a month, M3 – three months, M6 – six months, Y1 – a year, Y5 – five years); the lines represent mean correlation coefficient, green (blue) area indicates an envelope of 50 (90)% of climate model simulations

Korekce kaskádovou kvantilovou metodou (obr. 2) přináší výrazně lepší výsledky. Je vidět, že rozpětí chyb u srážek a teploty je v měřítcích M1 a Y1 podstatně nižší než v případě korekce standardní kvantilovou metodou (obr. 1). Bohužel u agregací D10, M3 a M6 se již tak výrazné zlepšení nevyskytuje, jelikož tyto nebyly zahrnuty do kaskádové korekce. Je zajímavé, že u modelovaného odtoku dochází k podstatnému snížení zbytkové chyby pro prezentované charakteristiky ve všech časových měřítcích.

Obr. 34 ukazují míru korelace mezi veličinami přes různá časová měřítka ve čtyřech sezonách. Lze pozorovat, že korelace pro odtok a srážku je pozitivní, naopak pro teplotu a srážku a odtok a teplotu je korelace spíše negativní. Ve všech případech míra korelace roste s časovým měřítkem. Dále je vidět, že základní průběh korelace mezi sledovanými veličinami zůstává zachován pro simulovaná i korigovaná data a použití metody korekce systematických chyb má malý vliv na korelační strukturu. Nicméně dochází ke zlepšení v případě použití kaskádové korekce, zejména u korelace mezi srážkou a odtokem, kde lze pozorovat těsnější vztah mezi korigovanými a pozorovanými daty.

hanel-4
Obr. 4. Korelace mezi srážkou a modelovaným odtokem (nahoře), mezi srážkou a teplotou (uprostřed) a mezi teplotou a modelovaným odtokem (dole) pro jednotlivá roční období (DJF – zima, MAM – jaro, JJA – léto, SON – podzim); červeně jsou zobrazena korigovaná data kaskádovou kvantilovou metodou, modře pozorovaná data a zeleně simulovaná data; vodorovná osa značí časová měřítka (D1 – den, D10 – deset dnů, M1 – měsíc, M3 – tři měsíce, M6 – šest měsíců, Y1 – rok, Y5 – pět let); čáry značí průměrnou korelaci, zelený pás rozpětí 50 % a modrý pás 90 % ze všech modelů
Fig. 4. Correlation between precipitation and modelled runoff (above), between precipitation and temperature (middle) and between temperature and modelled runoff (below) for seasons of year (DJF – winter, MAM – spring, JJA – summer, SON – autumn); data corrected by the cascade quantile method are in red, observed in blue and simulated in green; horizontal axis shows time aggregation (D1 – a day, D10 – ten days, M1 – a month, M3 – three months, M6 – six months, Y1 – a year, Y5 – five years); the lines represent mean correlation coefficient, green (blue) area indicates an envelope of 50 (90)% of climate model simulations

Diskuse a závěr

Z prezentovaných výsledků je zřejmé, že korekce srážek a teploty pomocí standardní kvantilové metody není vhodná pro rutinní využití v hydrologických simulacích, jelikož v některých ročních obdobích vede ke značné zbytkové chybě modelovaného odtoku ve všech časových měřítcích kratších než rok, včetně denních hodnot, na kterých byla korekce kalibrována. Podobné výsledky prezentuje i Teng aj. [16]. Relativně největší zbytkové chyby se vyskytují v období nízkých průtoků (a v absolutním vyjádření se zpravidla jedná o nízké hodnoty).

Další výsledky (které nejsou kvůli rozsahu zahrnuty v tomto článku) ukazují, že podobné výsledky lze očekávat i u jiných povodí a při použití jiných hydrologických modelů. Východiskem může být využití nejnovějších (poměrně komplexních) metod popsaných Mehrotrou a Sharmou [17], které umožňují korigovat rozdělení pravděpodobnosti a korelační a autokorelační strukturu pro veličiny v různých časových měřítcích.

Úspěšnost těchto metod při hydrologických simulacích není nicméně zatím známa. Druhou možností je využití kombinací jednoduchých metod (např. přírůstková metoda, popř. aplikovaná v různých časových měřítcích) v kombinaci se stochastickými metodami umožňujícími generování dlouhodobé variability [18].

Poděkování

Tento článek vznikl v rámci řešení 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, a projektu „Půdní a hydrologické sucho v měnícím se klimatu“ (1616549S) financovaném Grantovou agenturou České republiky.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Cílem směrnice Rady 91/676/EHS o ochraně vod před znečištěním způsobeném dusičnany ze zemědělských zdrojů [1] (dále „nitrátová směrnice“) je snižovat znečištění vod, které pochází ze zemědělských zdrojů, a předcházet dalšímu takovému znečišťování, a to jednak pro zajištění dodávek kvalitní pitné vody a jednak k ochraně povrchové vody před eutrofizací. Transpozice nitrátové směrnice byla provedena ustanovením § 33 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách, ve znění pozdějších předpisů [2], kde je uloženo vládě nařízením stanovit zranitelné oblasti a v těchto oblastech upravit používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření. Zranitelné oblasti byly v roce 2003 nařízením vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech [3], vymezeny výčtem katastrálních území, která leží v povodích povrchových vod a oblastech podzemních vod, kde bylo prokázáno významné znečištění dusičnany ze zemědělských zdrojů nebo kde okolnosti nasvědčují tomu, že může dojít k dalšímu zhoršení jakosti vod. Toto nařízení vlády zároveň stanovilo, že přezkoumání zranitelných oblastí a návrhy na změny jejich rozsahu musí být předloženy vládě nejpozději do čtyř let od prvního vymezení. V současné době jsou vyhlášeny zranitelné oblasti nařízením vlády č. 262/2012 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a akčním programu v platném znění [4], které nahradilo původní nařízení vlády č. 103/2003 Sb.

pohranici

Úvod

Znečištění vod dusičnany je závažný problém, který ohrožuje nejen člověka, ale také přírodu a krajinu. Rada Evropských společenství proto v roce 1991 konstatovala, že obsahy nitrátů ve vodách v určitých oblastech stoupají a dosahují hodnot, které jsou nepřiměřené vzhledem k limitům daných požadavky na jakost vod ve zdrojích používaných pro pitné účely a že tento vývoj není obecně v souladu se zájmy ochrany přírodního prostředí vyjádřenými v jiných usneseních EHS. Rada ES proto přijala směrnici 91/676/EHS k ochraně vod před znečištěním dusičnany ze zemědělských zdrojů (nitrátová směrnice), která ukládá členským státům vymezit zranitelné oblasti a učinit potřebné kroky ke snížení tohoto znečištění.

Požadavky uvedené směrnice byly transponovány do českého vodního práva v § 33 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách, ve znění pozdějších předpisů, kde je uloženo vládě nařízením stanovit zranitelné oblasti a v těchto oblastech upravit používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídaní plodin a provádění protierozních opatření.

Požadavky směrnice Rady 91/676/EHS (nitrátové směrnice)

Hlavním cílem nitrátové směrnice je snížit znečištění vod způsobené dusičnany ze zemědělských zdrojů a předcházet dalšímu takovému znečištění.

Pro splnění požadavků této směrnice bylo nutné provést pět následujících zásadních kroků:

  • Stanovit znečištěné a ohrožené vody, vytvořit monitoring jakosti povrchových a podzemních vod a monitoring účinnosti akčního programu.
  • Vymezit zranitelné oblasti, které představují území odvodňovaná do povrchových a podzemních vod znečištěných nebo ohrožených dusičnany ze zemědělských zdrojů. Hlavním kvalitativním kritériem znečištění vod je koncentrace dusičnanů vyšší než 50 mg/l nebo taková koncentrace, která by mohla stanovenou hranici překročit, pokud by nebyla zavedena účinná opatření. Součástí posouzení je také určení míry eutrofizace povrchových vod. Vymezené zranitelné oblasti podléhají revizi nejpozději do 4 let od předchozího vymezení.
  • Stanovit Zásady správné zemědělské praxe zaměřené na ochranu vod před znečištěním dusičnany ze zemědělských zdrojů (dále jen „Zásady“), které představují souhrn obecných požadavků jak hospodařit, aby nedocházelo k nadměrnému zatěžování veškerých vod dusičnany. Zásady jsou uplatňovány na dobrovolné bázi na celém území ČR. Pro tyto účely jsou pak připraveny školicí programy pro zemědělce.
  • Sestavit, zavést a realizovat akční program, kontrolovat a vynucovat dodržování jeho jednotlivých opatření. Akční program představuje povinné způsoby hospodaření ve vymezených zranitelných oblastech, přičemž vychází z dostupných vědeckých a technických údajů a respektuje rozdílné půdní a klimatické podmínky zranitelných oblastí. Akční program musí obsahovat požadavky stanovené v nitrátové směrnici a opatření uvedená v Zásadách.
  • Pro zranitelné oblasti se tak stávají příslušná opatření stanovená v Zásadách součástí akčního programu, jehož plnění je pro podnikatele hospodařící v zemědělství povinné.

Součástí implementace nitrátové směrnice je také zajištění zpracování a odeslání povinných zpráv Evropské komisi o plnění nitrátové směrnice za každé čtyřleté období.

hrabankova-1
Obr. 1. Rozdělení území ČR podle vlastností hydrogeologické struktury útvarů podzemních vod
Fig. 1. Distribution of area of CR according to the hydrogeological structure

Zranitelné oblasti na území ČR a první akční program byly vyhlášeny nařízením vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech [3], s účinností od 11. dubna 2003, na základě zmocnění § 33 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách. První akční program pro zranitelné oblasti České republiky byl vyhlášen k 1. 1. 2004, s termínem jeho zavedení do 31. 12. 2007. První revize vymezení zranitelných oblastí byla uplatněna novelou tohoto nařízení, a to nařízením vlády č. 219/2007 Sb., s účinností od 1. 9. 2007 [5]. Druhý akční program na období 2008–2011 byl vyhlášen novelou nařízení vlády č. 103/2003 Sb., a to nařízením vlády č. 108/2008 Sb., s účinností od 4. 4. 2008 [6]. Původní předpis byl v roce 2012 zrušen novým nařízením vlády č. 262/2012 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a akčním programu (dále jen „nařízení vlády“) [4], které s účinností od 1. 8. 2012 vyhlásil druhou revizi zranitelných oblastí a vyhlásil 3. akční program. Třetí revize vymezení zranitelných oblastí byla uplatněna novelou č. 235/2016 Sb. tohoto nařízení s účinností od 1. 8. 2016 [7]. Čtvrtý akční program a jeho úpravy v této novele vycházely především z výsledků monitoringu realizace třetího akčního programu v zemědělské praxi, nových vědeckých poznatků a požadavků Evropské komise.

Vymezení a revize zranitelných oblastí

Vymezení zranitelných oblastí

Jak již bylo výše konstatováno, první zranitelné oblasti byly vymezeny v roce 2002 [8]. Při vymezování zranitelných oblastí bylo nutné vyřešit, jak postupovat při vyhodnocování všech koncentrací podzemních a povrchových vod. Základním podkladem pro vymezování zranitelných oblastí povrchových vod bylo vymezení ověřených a neověřených oblastí v roce 1999 v projektu VaV 510/4/98 Omezování plošného znečištění povrchových a podzemních vod v ČR [9]. Tyto oblasti byly takto rozděleny na základě posouzení, zda se jedná o vodohospodářsky významnou oblast (povodí vodárenských nádrží), dále podle toho, jaké je riziko vyplavování dusičnanů vzhledem k bilančnímu přebytku dusičnanů přítomných v půdě, a samozřejmě hlavně na základě vyhodnocení výsledků dostupného monitoringu jakosti povrchových a podzemních vod a hodnocení projevů eutrofizace způsobené dusičnany. První hodnocení probíhalo zvlášť pro povrchové a zvlášť pro podzemní vody. Při posouzení zranitelných oblastí podzemních vod bylo potřeba identifikovat, jak se znečištění dusičnany šíří v podzemních vodách a kde se projeví jeho účinky. Vycházelo se z přírodních podmínek útvarů podzemních vod. Podle vlastností hydrogeologické struktury je možné oběh podzemních vod rozdělit na dva případy. V prvním případě (útvary podzemní vody s jednoduchým oběhem) jde o oblasti s nesouvislým zvodněním (hlavně oblasti krystalinických hornin) nebo mělkým oběhem podzemní vody v připovrchové zóně (především kvartérní kolektory), znečištění podzemních vod se zde většinou bezprostředně objevuje i v povrchových vodách. V těchto případech byly hodnoceny koncentrace NO3 společně v povrchových i podzemních vodách. V hydrogeologických rajonech se souvislým zvodněním (převážně v pánevních strukturách) je hlubší a složitější oběh podzemní vody. Podzemní a povrchová voda se zde tedy musí hodnotit zvlášť, protože absence znečištění v povrchových vodách v těchto oblastech automaticky nevylučuje znečištění podzemních vod. Celé území ČR bylo tedy rozděleno na dva typy oblastí podle převažujícího typu oběhu podzemních vod (obr. 1).

Při rozhodování o zařazení plochy mezi zranitelné oblasti byly také použity podpůrné podklady, které umožnily odlišit původ znečištění, rozsah využití půdy v jednotlivých oblastech, intenzitu zemědělského hospodaření a obecnou zranitelnost půd a horninového prostředí.

hrabankova-2
Obr. 2. Vyhodnocení monitoringu povrchových vod
Fig. 2. Assessment of the nitrate concentrations in surface water

V roce 2002 ještě nebyl zaveden speciální monitoring povrchových vod pro nitrátovou směrnici, pro hodnocení byla tedy využita všechna dostupná data z dosavadních prováděných monitoringů jakosti povrchových vod, zvláště z měření na drobných vodních tocích zajišťovaných Státní meliorační správou (SMS) a také z probíhajícího měření jakosti podzemních vod provozovaného Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ). Pro hospodářskou bilanci dusíku byly použity statistické údaje Českého statistického úřadu (ČSÚ) a údaje z databáze Ministerstva zemědělství (MZe). Pro rozlišení jednotlivých ekosystémů byla využita vrstva CORINE – Land Cover pořízená z družicových snímků z období 1990–1992.

Výsledné zranitelné oblasti vymezené v povodích 4. řádu byly po jejich homogenizaci převedeny z legislativně­‑administrativních důvodů na plochy katastrálních území, které umožňují vlastníkovi nebo uživateli pozemku identifikovat, zda se nachází ve zranitelné oblasti, či nikoliv. Pro převod území na katastry byla stanovena pevná kritéria (plocha katastru je vice než ze 75 % pokryta vymezeným zranitelným územím), aby nedocházelo k nežádoucímu rozšiřování vymezených území. Zranitelné oblasti byly vymezeny na 36,7 % území České republiky.

Revize zranitelných oblastí

Podle nitrátové směrnice musí probíhat pravidelné přezkoumání vymezení zranitelných oblastí do 4 let od jejího vymezení. V České republice tak proběhly již 3 revize, v letech 2007 [10], 2011 [11] a v roce 2015 [12]. Při návrhu revidovaného vymezení se vychází z předpokladu, že pokud mají být opatření akčních programů účinná a tím zajištěna ochrana vod, je nutné v každém období mezi jednotlivými revizemi zaměřit pozornost na skutečně problémové oblasti a v nich aplikovat co nejúčinnější opatření, která povedou ke zlepšení stavu. Vyplývá to ze smyslu nitrátové směrnice, jejímž účelem je cílené snižování znečištění vod pomocí přísnějších požadavků v jasně definovaných oblastech. Proto Česká republika přistoupila k možnosti, že v rámci revizí budou vyhodnocena aktuální data z jakosti povrchových a podzemních vod a současně také jejich trendy, a podle těchto výsledků bude rozhodnuto buď o rozšíření plochy zranitelných oblastí, nebo v případě výrazného zlepšení stavu také o jejich zrušení. Týká se to případů, kde koncentrace dusičnanů za předchozí období byly pod hranicí 25 mg/l a trend jejich vývoje byl klesající. V tomto případě je předpokládáno, že dostatečnou ochranu území již zajistí běžné nástroje (např. Zásady správné zemědělské praxe). Tato metodika byla použita ve všech třech provedených revizích.

hrabankova-3
Obr. 3. Vyhodnocení monitoringu podzemních vod
Fig. 3. Assessment of the nitrate concentrations in groundwater

Od roku 2002, kdy byly zranitelné oblasti vymezeny, došlo k výraznému posunu ve vývoji v oblasti datových podkladů i ke zpřesnění způsobu hodnocení. I nadále jsou pro revize používána data ČHMÚ o jakosti povrchových i podzemních vod. Výraznou pomocí pro zkvalitnění podkladů pro jednotlivé revize bylo navržení nového optimalizovaného monitoringu drobných vodních toků, který navazoval na síť provozovanou Státní meliorační správou od roku 1993 a poté její nástupnickou organizací Zemědělskou vodohospodářskou správou. Tento monitoring je cíleně situován pro potřeby nitrátové směrnice a zároveň je převážná část profilů umístěna v místech reprezentativních pro monitorování vodních útvarů podle Rámcové směrnice 2000/60/ES [13]. Monitorovací síť se skládá z hlavních profilů, které jsou měřeny dlouhodobě každý měsíc a jsou situovány právě v místech reprezentativních pro monitorování vodních útvarů. Další součástí jsou vedlejší profily, které jsou sledovány 12× za rok a jsou rozděleny do čtyř skupin tak, aby byly měřeny v pravidelných 4letých cyklech. Výsledky těchto sledování jsou jedním ze základních podkladů pro revize zranitelných oblastí. Od zavedení této monitorovací sítě proběhlo několik jejích optimalizací a v současné době je provozována podniky Povodí podle jejich územní příslušnosti, výsledky pak spravuje Povodí Moravy, s. p.

Díky projektu Technologické agentury České republiky TA01010670 Chráněná území povrchových a podzemních vod pro lidskou spotřebu – hodnocení jakosti surové vody a jeho využití v praxi [14] bylo možné ve větší míře použít pro hodnocení jakosti také data o jakosti surové vody určené pro lidskou spotřebu pořizovaná na základě zákona č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu [15] a jeho prováděcí vyhlášky č. 428/2001 Sb. [16]. Jedná se o výsledky měření jakosti provozovatelů vodovodů, kteří tato data v současnosti pravidelně zasílají podnikům Povodí a krajským úřadům (dříve Ministerstvu zemědělství). Tyto údaje byly vzhledem ke způsobu jejich vykazování pro hromadné vyhodnocení nedostupné, díky řešenému projektu vznikla ve VÚV TGM databáze, kterou bylo možno využít jako zásadní podklad pro hodnocení jakosti zvláště podzemních vod.

hrabankova-4
Obr. 4. Návrh revidovaného vymezení zranitelných oblastí
Fig. 4. Proposal for revision of the designation of vulnerable zones

Na následujících obrázcích (obr. 23) je ukázka výsledků hodnocení jakosti povrchových a podzemních vod pro revize v roce 2015. Jednotlivá monitorovací místa jsou vyhodnocena a rozdělena do kategorií podle hodnoty koncentrací NO3. Pokud to bylo možné z hlediska časových řad měření, u každého místa byl vyhodnocen také trend: vzrůstající (šipka směrem nahoru), klesající (šipka dolů) a stabilní (vodorovná šipka). Kde nebylo možné hodnotit trend vzhledem k počtu měření, je toto místo vyznačeno pouze jako bod.

Tabulka 1. Tabulka ploch vymezených zranitelných oblastí
Table 1. Table of areas of defined vulnerable areas
hrabankova-tabulka-1

*) rozsah zemědělské půdy a orné půdy podle vrstvy Corine Land Cover 90 pro rok 2003, Corine Land Cover 2000 pro rok 2007, Corine Land Cover 2006 pro rok 2011 a Corine Land Cover 2012 pro rok 2015

Další výraznou změnou při revizích zranitelných oblastí bylo vytvoření metodiky pro hodnocení eutrofizace [17]. Hodnocení je založeno v prvním kroku na vyhodnocení koncentrací dusičnanů, pokud koncentrace přesahuje 25 mg/l, jsou tyto profily dále vyhodnocovány z hlediska celkového fosforu. U profilů, které jsou na základě tohoto posouzení hodnoceny v horším než v dobrém stavu, dochází k dalšímu kroku – určení míry vlivu zemědělského hospodaření na základě podílu dusičnanového dusíku na celkovém anorganickém dusíku ve vzorku. Na základě hodnoty tohoto poměru a podílu zastoupení zemědělských půd v povodí je toto povodí označeno jako zranitelné/nezranitelné z hlediska eutrofizace vod.

Výsledné revize zranitelných oblastí vycházejí v řešeném období z aktuálních vrstev katastrálních území a aktuálních výsledků leteckého snímkování CORINE Land Cover.

tabulce 1obr. 4 je zaznamenán vývoj rozsahu zranitelných oblastí v celém období implementace nitrátové směrnice v období 2002–2015.

Předkládání národních zpráv o plnění nitrátové směrnice

Součástí implementace nitrátové směrnice je také zajištění zpracování a odeslání povinných zpráv Evropské komisi o plnění nitrátové směrnice za každé čtyřleté období. Reportingová zpráva je odesílána každým členským státem v předepsaném formátu a obsahuje vyhodnocení a statistické údaje za předepsané období. Jedná se o údaje z oblasti monitoringu vod a plnění akčního programu, nedílnou součástí zprávy je také výhled vývoje znečištění vod z hlediska účinnosti nastavených opatření pro zlepšení její jakosti.

hrabankova-5

Obr. 5. Průměrné koncentrace dusičnanů v podzemních vodách podle členských států EU
Fig. 5. Frequency diagram of groundwater classes (annual average nitrate concentrations in EU member states)

Evropská komise pak na základě jednotlivých národních zpráv vyhotoví celoevropskou zprávu a statistiky o účinnosti nitrátové směrnice a následně pak z těchto výsledků čerpá nové poznatky o možných potřebných důrazech, například v oblasti nastavení akčních programů pro zemědělce. Ze statistik vyplývá, že Česká republika se nachází z hlediska rozlohy zranitelných oblastí v evropském průměru (samozřejmě zde nejsou započteny státy, které se rozhodly stanovit zranitelné oblasti celoplošně). Zajímavé je i srovnání výsledků monitoringu dusičnanů v ostatních státech. Nová evropská zpráva bude vytvořena na začátku roku 2017, uvádíme tedy pro informaci ukázku z poslední evropské společné zprávy z roku 2012 (obr. 5–7).

hrabankova-6

Obr. 6. Průměrné koncentrace dusičnanů v povrchových vodách podle členských států EU
Fig. 6. Frequency diagram of average nitrate concentrations in fresh surface water classes (annual average nitrate concentrations in EU member states)

Výsledky a diskuse

Hlavním cílem nitrátové směrnice je chránit jakost vod v členských státech Evropské unie pomocí předcházení úniků dusičnanů ze zemědělských zdrojů do podzemních a povrchových vod. Ukazuje se, že opatření, která jsou nastavena pomocí jednotlivých akčních programů, a prosazování správné zemědělské praxe někde přinášejí své výsledky v podobě snižování znečištění zdrojů vod. Je patrné, jak nezbytné jsou kvalitní monitorovací programy a jejich vzájemná provázanost s vyhodnocováním účinnosti akčního programu a úzká spolupráce se zemědělci. Opatření akčního programu jsou každé 4leté období revidována a stále zpřísňována, ať už se jedná o období zákazu hnojení, limitů povolených dávek a způsobu hospodaření. Je nutné si ale uvědomit, že celý proces zlepšení jakosti vod má dlouhodobý charakter, a tak výsledky jsou zatím pouze pozvolné. Dílčí zlepšení je možné pozorovat například v oblastech, které mohly být v roce 2015 vypuštěny ze seznamu zranitelných oblastí, na druhou stranu ve výsledku došlo k opětovnému navýšení plochy zranitelných oblastí a z hodnocení trendů a tím také budoucího vývoje znečištění nevyplývá možnost zásadního zmenšení jejich rozsahu.

 hrabankova-7

Obr. 7. Zranitelné oblasti v roce 2012; zeleně jsou uvedeny vymezené zranitelné oblasti; modrou barvou jsou vyznačena území států, které se rozhodly uvažovat celé území jako zranitelné; oranžovou barvu mají území mimo Evropskou unii
Fig. 7. Vulnerable zones in 2012

Poděkování

Příspěvek vznikl na základě dlouhodobé činnosti podporované Ministerstvem životního prostředí a také díky práci mnoha kolegů z VÚV TGM, v. v. i., kteří se na implementaci nitrátové směrnice podíleli.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Článek se zabývá analýzou časových řad teploty vzduchu a srážek na meteorologické stanici Bučnice ve východních Čechách, kterou provozuje Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka. Je hodnocen průběh ročního a denního chodu obou veličin a analyzovány trendy obou veličin. Byla provedena typizace teploty vzduchu na základě rychlosti jejího růstu vůči maximu a minimu teploty.

Úvod

Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., provádí dlouhodobě kromě hydrologických měření i meteorologická pozorování, a to na třech místech České republiky – ve východních Čechách v povodí horní Metuje (stanice Bučnice), v jižních Čechách (stanice Hlasivo – 10 km SV od Tábora) a v areálu VÚV TGM v Praze­‑Podbabě.

V tomto příspěvku budou představeny nejzajímavější výsledky z měření z jednoho z těchto míst – meteorologické stanice Bučnice.

treml-1

Obr. 1. Poloha stanice Bučnice (zdroj podkladové mapy: mapy.cz)
Fig. 1. Location of the Bučnice meteorological station

Meteorologická stanice Bučnice leží na hranici katastrálních území Teplic nad Metují (do kterého zároveň patří) a Adršpachu, jehož místní část Bučnice se nachází přibližně 100 m od areálu meteorologické stanice (obr. 1). Samotný Adršpach je necelé 2 km SZZ. GPS souřadnice stanice jsou 50°36‘37.356“ s. š. a 16°8‘57.635“ v. d.

Meteorologická stanice Bučnice leží v údolí nedaleko soutoku Bučnice s Metují, je obklopena výrazně vyšším terénem (ve všech směrech s výjimkou SV převýšení o 50 až 60 m na 300 m, na SV nejprve mírný nárůst nadmořské výšky, poté větší převýšení, celkově 90 m na 1,1 km, největší terénní překážku tvoří vrchol Lada 900 m SSZ od stanice s převýšením 130 m). Tento faktor je spolu s nadmořskou výškou 493 m a okolním zalesněným terénem hlavním klimatotvorným faktorem. Na stanici bývají v zimě měřeny jedny z nejnižších teplot v republice.

Údaje z meteorologické stanice Bučnice lze nalézt pod více názvy. Oficiální název stanice je Bučnice podle nedaleké místní části a potoka, který zde protéká. Název Bučnice je používán Výzkumným ústavem vodohospodářským T. G. Masaryka, v. v. i., a takto je uváděn ve všech studiích. Stanice je zapojena rovněž do pozorovací sítě Českého hydrometeorologického ústavu – tam je ale uvedena pod označením Adršpach-Horní Adršpach (H1ADRS01). Měření lze sledovat online na adrese: http://portal.chmi.cz/files/portal/docs/poboc/OS/KW/ Captor/tmp/DMULTI­‑H1ADRS01.gif.

treml-2

Obr. 2. Meteorologická stanice Bučnice
Fig. 2. The Bučnice meteorological station

Meteorologická pozorování byla pravděpodobně zahájena v 60. letech 20. století, avšak data jsou k dispozici až od 70. let 20. století. Dne 20. listopadu 1998 začalo automatické měření veličin po 15 minutách, od 25. 3. 2010 se přešlo na měření každých 10 minut.

V tomto příspěvku budou vyhodnoceny korigované měřené údaje ze 17letého období 1999–2015, z něhož byly k dispozici jak údaje pro možné hodnocení dlouhodobějšího časového vývoje (sezonní, roční, měsíční změny), tak i pro možné hodnocení mezidenních změn. Roční odvozené charakteristiky (průměr, minimum, maximum, kvantily) jsou odvozeny z ročních průměrů (tzn. ze 17 ročních hodnot), měsíční charakteristiky z měsíčních průměrů odpovídajících si měsíců (tzn. např. průměrná červencová teplota z 17 průměrných červencových teplot), denní charakteristiky z denních hodnot.

Kromě teplot vzduchu a srážek se na Bučnici měří i směr a rychlost větru, délka trvání slunečního svitu, radiace a relativní vlhkost vzduchu. Údaje o větru jsou ovlivněny polohou stanice, délka slunečního svitu nebyla v letech 2005–2009 měřena správně. Fyzicko­‑geografickou charakteristiku oblasti a analýzu hydrologické bilance lze nalézt v publikaci [1].

Teplota vzduchu

Trendy v denních, měsíčních a ročních teplotách

Průměrná roční teplota vzduchu je 6,46 °C (obr. 3), nejnižší 5,4 °C z roku 2010 (obr. 5), nejvyšší 7,8 °C z roku 2014 (obr. 4). Za sledované období 17 let (1999–2015) vzrostla průměrná teplota o 0,68 °C, tzn. v průměru o 0,04 °C za rok. Nejchladnějším měsícem byl leden 2006 s průměrnou teplotou -9,4 °C, nejteplejší červenec 2006 s teplotou 18,4 °C. Leden 2006 byl měsícem i s největší zápornou odchylkou teploty od průměru -6,9 °C (obr. 31), naopak leden 2007 byl nejteplejší, s kladnou teplotní odchylkou 5,2 °C. Nejteplejším měsícem je červenec s průměrnou teplotou 16,1 °C, nejchladnější leden s průměrnou teplotou -3,1 °C. Významné kvantily pro jednotlivé měsíce jsou znázorněny na obr. 9.

treml-3

Obr. 3. Průměrná roční teplota vzduchu v jednotlivých letech (zeleně vyznačen průměr za celé období)
Fig. 3. Average annual air temperature
treml-4
Obr. 4. Roční maxima teploty vzduchu v jednotlivých letech (zeleně vyznačen průměr za celé období)
Fig. 4. Maximum annual air temperature

 treml-5

Obr. 5. Roční minima teploty vzduchu v jednotlivých letech (zeleně vyznačen průměr za celé období)
Fig. 5. Minimum annual air temperature

Absolutně nejnižší teplota -31,5 °C byla naměřena 3. 2. 2012 v 6:30 hodin, nejvyšší teplota 34,4 °C byla změřena 8. 8. 2015 v 13:10 hodin. Nejnižší průměrná denní teplota -24,5 °C byla naměřena 3. 2. 2012 (tzn. ve stejný den jako absolutně nejnižší teplota), nejvyšší denní průměrná teplota 23,4 °C byla změřena 8. 8. 2013. Hodnoty nejvyšších teplot vzduchu se pozvolna zvyšují (obr. 4, tabulka 1), přičemž oteplování odpovídá i nárůst počtu charakteristických dnů s kladnou teplotou – nejvíce se projevuje u počtu dní s vyšší teplotou (tabulka 2 4, obr. 6). U počtu dnů s charakteristickou zápornou teplotou vzduchu (tabulka 24, obr. 7) převažoval do roku 2006 vzestup počtu dnů se zápornou teplotou, v následném období pak dochází ke značné variabilitě počtu chladnějších a teplejších dnů, tomu odpovídá i nejprve se snižující minimální hodnota teploty vzduchu v roce a následné výrazné meziroční kolísání minimální roční teploty vzduchu. Podrobnější vyhodnocení vývoje počtu vybraných charakteristických teplot v jednotlivých letech je uvedeno v tabulkách 24, v tabulce 1 jsou pak roční extrémy.

Tabulka 1. Extrémy teploty v jednotlivých letech
Table 1. Extremes in the air temperature

treml-tabulka-1

Tabulka 2. Počet dní s charakteristickou průměrnou denní teplotou v jednotlivých letech
Table 2. Number of days with the average characteristic temperature

treml-tabulka-2

Tabulka 3. Počet dní s charakteristickou maximální denní teplotou v jednotlivých letech
Table 3. Number of days with the maximal characteristic temperature

treml-tabulka-3

Pojmenování dnů: * tropický den, ** letní den, *** ledový den, **** arktický den

Datum výskytu nejnižší a nejvyšší teploty v roce, období největšího růstu a poklesu teploty, teplotní singularity

Nejnižší teplota vzduchu byla naměřena nejdříve 8. prosince 2013, nejpozději 27. února 2001, medián hodnot připadá na 24. ledna, průměr na 17. leden (souvisí s prosincovými minimy teplot). Nejvyšší teplota vzduchu byla změřena nejdříve 20. června 2002, nejpozději 26. srpna 2011. Průměrně se vyskytuje kolem 20. července, medián připadá na 21. červenec. Nejčastějším měsícem výskytu ročního maxima teploty je měsíc červenec (53 % případů), následuje měsíc srpen (29 %) a červen (18 %). Roční minimum teploty se nejčastěji vyskytuje v lednu (47 % případů), následuje prosinec (29 %) a únor (24 %).

V období mezi minimem roční teploty vzduchu a následným maximem roční teploty vzduchu teplota roste a v období mezi maximem roční teploty vzduchu a následným minimem roční teploty vzduchu teplota klesá. Růst i pokles teploty není stejnoměrný. Vyhodnotit změny v ročním chodu teploty vzduchu je možno více způsoby.

Nejjednodušeji je možno analyzovat změny v ročním chodu teploty vzduchu pomocí křivky sestrojené na základě kumulace součtu odchylek teploty vzduchu jednotlivých dnů od ročního průměru příslušného roku za celé období pozorování (obr. 8).

Tabulka 4. Počet dní s charakteristickou minimální denní teplotou v jednotlivých letech
Table 4. Number of days with the minimum characteristic temperature
treml-tabulka-4

Pojmenování dnů: * den s tropickou nocí, ** mrazový den

Nejnižší teplota v roce v tomto případě připadá na 24. leden, přičemž je patrný významný propad teploty vzduchu v období mezi 19. lednem a 5. únorem. Nejvyšší teplota vzduchu připadá na 29. červenec, přičemž v nejteplejším období v roce přibližně mezi 16. červencem a 8. srpnem nejsou výrazné výkyvy teploty. Na křivce růstu teploty vzduchu dochází k významnějším poklesům teploty oproti průměru v období od 19. do 28. března, mezi 4. a 9. dubnem, následně na počátku května nastává zpomalení růstu teploty, mezi 10. až 14. květnem pak výrazný pokles teploty (označován jako tzv. ledoví muži). Další singularita v chodu teploty nastává po 11. červnu, kdy dochází k dlouhodobějšímu zastavení růstu teploty. V tomto období převládá vlhké Z a SZ proudění, označované nesprávně jako letní evropský monzun, popř. jako Medard. Na sestupné fázi křivky teploty vzduchu je patrné zastavení poklesu teploty na začátku září (2.–12. září) a následně v období babího léta (mezi 19. zářím a 7. říjnem). Následně dochází k zastavení poklesu teploty mezi 13. říjnem a 7. listopadem. Krátkodobě dochází k zastavení poklesu teploty ještě mezi 11. a 18. listopadem.

treml-6

Obr. 6. Počet dní s maximální teplotou nad 30 °C (tzv. tropických dnů; zeleně vyznačen průměr za celé období)
Fig. 6. Number of days with the maximal temperature over 30 °C

 treml-7

Obr. 7. Počet dní s minimální teplotou pod -10 °C (zeleně vyznačen průměr za celé období)
Fig. 7. Number of days with the minimal temperature below -10 °C

Za významné singularity v teplotě vzduchu na Bučnici lze označit květnové a červnové ochlazení, babí léto a oteplení od druhé poloviny října do začátku listopadu. Ostatní odchylky v teplotě vzduchu jsou méně výrazné, a proto tato období nelze považovat za singularity. Jedná se i o vánoční oblevu, oteplení mezi 26. a 28. prosincem, které je srovnatelné s ostatními teplotními odchylkami v zimě či v jiných částech křivky. Tento poznatek souhlasí i se studií [2], kde autoři studovali výskyt vánoční oblevy na 43 různě položených stanicích v období let 1961 až 2008 a žádnou souvislost zde nenalezli.

Další možnou metodou k analýze ročního chodu teploty vzduchu je možnost využití metody součtových řad, která hledá období největšího růstu teploty (NRV) a období největšího poklesu teploty (NRP) na základě kumulovaného součtu mezidenních odchylek teploty vzduchu od průměru. Období NRV je období, v němž teplota vzduchu nejrychleji roste a období NRP je období, v němž teplota vzduchu nejrychleji klesá. Podrobný popis metody součtových řad je uveden v článku [3].

Podle polohy období NRV a NRP vzhledem k teplotnímu extrému (maximu nebo minimu teploty) lze provést typizaci extrémů na čtyři typy [4]. Pro označení jednotlivých typů extrémů jsou použita písmena V a U, kde písmeno V označuje rychlý vzestup (resp. pokles) teploty a písmeno U pomalý vzestup (resp. pokles) teploty před nebo po dnu extrému. Pro maximální teplotu jsou definovány následující čtyři typy extrémů:

  1. Typ VV – období největšího vzestupu teploty předchází dnu s výskytem nejvyšší teploty v roce a po dnu výskytu nejvyšší teploty v roce následuje období největšího poklesu teploty;
  2. Typ VU – období největšího vzestupu teploty předchází dnu s výskytem nejvyšší teploty v roce, po dnu výskytu nejvyšší teploty v roce nastává období s pozvolným poklesem teploty;
  3. Typ UV – nastává pozvolný vzestup teploty až ke dnu s nejvyšší teplotou v roce, po dnu s nejvyšší teplotou v roce následuje rychlý pokles teploty v období největšího poklesu teploty;
  4. Typ UU – před dnem výskytu nejvyšší denní teploty v roce nastává pozvolný vzestup teploty a po dnu výskytu nejvyšší denní teploty v roce nastává pozvolný pokles teploty vzduchu.

Obdobná typizace platí i pro minimální teplotu s tím, že se hodnotí poloha výskytu období největšího poklesu před minimem a období největšího růstu po minimu.

U maximální teploty vzduchu (obr. 11) převládal pozvolný typ UU (všechny případy), u minima typ, v němž buď před, nebo po dni minimální teploty následuje významný pokles teploty vzduchu (82 %) – ve 41 % případů převládal typ VU, ve 29 % případů typ VV, ve 12 % případů typ UV, pozvolný typ UU nastal v 18 % případů. Převaha typu, v němž buď před, nebo po dni minimální teploty následuje významný pokles teploty vzduchu, je dán advekcí chladného vzduchu. Ochlazení, které přitom nastává, je velmi výrazné (pokles průměrné denní teploty vzduchu během několika dnů o více než -10 °C). Pokud je pokles teploty před výskytem minima menší nebo vzestup teploty po výskytu minima menší, tak převažuje růst teploty v jiné části roku, navíc období NRV (NRP) trvá déle. Obdobné zastoupení jednotlivých typů extrémů je popsáno i v [4].

treml-8
Obr. 8. Průměrný roční chod teploty vzduchu
Fig. 8. Annual air temperature distribution

Období NRV nejdříve začalo 5. ledna a nejpozději 14. dubna, průměr a medián připadá na polovinu února (medián 12. únor, průměr 16. únor). Období NRV nejdříve skončilo 29. ledna a nejpozději 20. června, medián připadá na 24. únor a průměr na 13. březen (pozdější hodnota průměru je dána zejména velmi pozdními konci období NRV v letech 2008 a 2013). V roce 2008 trvalo období NRV od 25. března do 31. května, tzn. 68 dnů. Období NRP začalo nejdříve 4. listopadu a nejpozději 22. ledna, střední hodnoty výskytu připadají na 22. prosinec (průměr), resp. 23. prosinec (medián). Období NRP končilo mezi 8. prosincem a 3. únorem, kde medián hodnot připadá na 31. prosinec a průměr na 3. leden. Variabilita výskytu období NRV a NRP je ukázána na obr. 10.

treml-9
Obr. 9. Průměrný roční chod teploty po jednotlivých měsících (barevně ohraničeny hodnoty mezi 25 a 75% kvantilem, dělicí čára v této oblasti představuje hodnotu mediánu, tečkovanou čarou s ohraničením jsou zobrazeny hodnoty mezi 5 a 95% kvantilem, kolečky pak odlehlé nejmenší a největší hodnoty; obdobně jsou použity symboly i na obr. 20 27
Fig. 9. Annual air temperature distribution

Datum výskytu nejnižší a nejvyšší teploty během dne, období největšího růstu a poklesu teploty

Roční chod teploty vzduchu je jednoznačný – minimum teploty bývá v zimním půlroce, maximum v letním půlroce. V denním chodu zpravidla bývá (obr. 14) minimum ráno a maximum odpoledne, avšak zejména při malé denní amplitudě vzduchu či při přechodu front tomu tak být nemusí a může být minimum a maximum teploty kdykoliv během dne (obr. 12). Tyto případy jsou typické hlavně pro zimu, avšak ve výjimečných případech tato situace může nastat i v létě. Přestože je variabilita denních chodů teploty vzduchu značná, tak v měsíčním průměru ve všech případech převládá již obvyklý denní chod teploty (obr. 13) s ranním minimem mezi 4. a 8. hodinou ranní (minimum se vyskytuje před východem Slunce) a odpoledním maximem (mezi 12. a 16. hodinou).

 

treml-10
Obr. 10. Datum výskytu nejvyšší a nejnižší teploty v roce, období největšího růstu a poklesu teploty (datum výskytu nejvyšší teploty je zobrazeno jako přechod mezi zelenou a červenou barvou, datum výskytu nejnižší teploty jako přechod mezi bílou a červenou barvou)
Fig. 10. Dates of the highest and lowest temperatures of the year, the period of the biggest growth and decrease in temperature

 

treml-11
Obr. 11. Zastoupení jednotlivých typů extrémů v ročním chodu
Fig. 11. Representation of individual types of extremes

V zimě nastává při typickém denním chodu maximum dříve (většinou do 1 hodiny po kulminaci Slunce), v létě později (až 3 hodiny po kulminaci Slunce; v létě je Slunce výše, více prohřeje vzduch). V jednotlivých letech se průměrné měsíční chody teploty vzduchu mírně liší. Zprůměruje­‑li se denní chod teploty ze všech dnů v roce, pak je zcela vyhlazený a meziročně se nemění (shodný tvar jako na obr. 15), nejnižší teplota nastává po 4. hodině ranní a nejvyšší před
14. hodinou. Meziročně se liší pouze suma odchylek teploty od průměru.

 

treml-12a

a) Denní chod z 6. 1. 2011 v časovém intervalu 10 minut

treml-12b

b) Denní chod z 22. 3. 2015 v časovém intervalu 10 minut

treml-12c

c) Denní chod z 25. 8. 2015 v časovém intervalu 10 minut

treml-12d

d) Denní chod z 25. 1. 2008 v časovém intervalu 15 minut

Obr. 12. Příklady atypického denního chodu teploty vzduchu
Fig. 12. An example of an atypical distribution of air temperature

K analýze denního chodu teploty vzduchu je možno stejně jako k analýze ročního chodu teploty vzduchu použít metodu součtových řad, přičemž minimum a maximum teploty se nebude hledat v řadě denních teplot, ale v řadě 10 (resp. 15) minutových teplot. Období NRV se hledá mezi 10. a 20. hodinou a období NRP mezi 20. a 10. hodinou.

treml-13
Obr. 13. Průměrný denní chod teploty vzduchu v jednotlivých měsících roku 2015 v časovém intervalu 10 minut
Fig. 13. Average daily distribution of air temperature

Metoda součtových řad početně jiným způsobem dokazuje hlavní vliv výšky Slunce na denní chod teploty vzduchu (obr. 17). Dalšími faktory je charakter počasí (přechod front, bouřková činnost ap.) a oblačnost (zejména v zimním období při malé teplotní amplitudě).

treml-14
Obr. 14. Příklad typického denního chodu teploty vzduchu – denní chod teploty vzduchu z 9. 8. 2015 v časovém intervalu 10 minut
Fig. 14. An example of a typical distribution of air temperature

Vlivem těchto faktorů jednoznačně dominuje typ extrému UU (86 % u minima teploty, 83 % u maxima teploty), přičemž typ VV se vyskytuje pouze ve 2 % případů (obr. 16). Průměrná poloha období NRV a NRP přesně odpovídá nejstrmější části křivky průměrného denního chodu teploty.

treml-15
Obr. 15. Průměrný denní chod teploty vzduchu v roce 2015 v časovém intervalu 10 minut
Fig. 15. Average daily distribution of air temperature
treml-16
Obr. 16. Zastoupení jednotlivých typů extrémů v denním chodu
Fig. 16. Representation of individual types of extremes
treml-17
Obr. 17. Čas výskytu nejvyšší a nejnižší teploty během dne, období největšího růstu a poklesu teploty během jednotlivých dnů roku 2015
Fig. 17. Time of occurrence of the highest and lowest temperatures during the day, greatest period of growth and a drop in temperature across days of 2015

Srážky

Průměrný roční úhrn srážek je 730 mm, nejvyšší úhrn srážek byl naměřen v roce 2010 – téměř 913 mm, nejnižší 565 mm – v roce 2015 (tabulka 5, obr. 18, obr. 30). Průměrný počet dnů beze srážek (dnem beze srážek se rozumí den s nulovými nebo neměřitelnými srážkami do 0,1 mm; den se srážkou se rozumí den s úhrnem srážek větším nebo rovným 0,1 mm) je 162 dnů, což je přibližně 44 % všech dnů. Největší sucho, definované na základě počtu bezesrážkových dnů, bylo v roce 2011, beze srážek bylo 205 dnů, nejmenší pak v roce 2001, beze srážek bylo 134 dnů. Dochází k pozvolnému růstu počtu dnů beze srážek (obr. 19). Naopak počet dnů s úhrnem srážek nad 10 mm (tzn. včetně 10,0 mm) dlouhodobě nevykazuje změnu v trendu. V průměru se vyskytuje 18,5 dne se srážkami vyššími než 10 mm, což je obdobná hodnota jako medián (18 mm). Nejvíce dnů se srážkami nad 10 mm bylo v roce 2010 – 22 dnů, nejméně v roce 2015 – 12 dnů. Na Bučnici se nevyskytl žádný kalendářní měsíc zcela beze srážek, nule se blížil úhrn srážek v listopadu 2011 – úhrn 0,1 mm (beze srážek bylo období od 28. října do 29. listopadu, 30. listopadu v 16:00 bylo změřeno 0,1 mm, souvislé období se srážkami pak začalo 3. prosince). Úhrn do 10 mm (obr. 31) byl zaznamenán v 7 měsících, úhrn do 20 mm v 16 měsících. Nejvyšší měsíční úhrn srážek byl změřen v srpnu 2006 – 209,9 mm, což je jediný měsíc s úhrnem srážek nad 200 mm. Úhrn nad 100 mm byl zaznamenán ve 27 měsících. Při uvažování ročního chodu byl nejextrémnější únor 2002, kdy bylo naměřeno o více než 200 % srážek, než je v únoru obvyklé. Nejvyšší denní srážky byly 7. srpna 2006 – 61 mm.

treml-18
Obr. 18. Úhrn srážek v jednotlivých letech (zeleně vyznačen průměr za celé období)
Fig. 18. Total precipitation

Pro analýzu sucha je důležité porovnání úhrnu srážek s velikostí teploty vzduchu. Z tohoto hlediska byly roky s nejnepříznivější kombinací malého úhrnu srážek a nadprůměrné teploty vzduchu roky 2014 a 2015, v měsíčním hodnocení jsou období s nejmenšími srážkami a větší odchylkou teploty vzduchu (obr. 31) hlavně v zimních měsících. Z měsíců mimo zimní období byl úhrn srážek do 20 mm a odchylka teploty nad 3 °C pouze v jednom měsíci – říjnu 2000 (průměrná teplota 9,8 °C, což je o 3 °C více než je průměr, srážky 18 mm, což je o 60 % méně než je průměr).

treml-19
Obr. 19. Počet dnů beze srážek v jednotlivých letech (zeleně vyznačen průměr za celé období)
Fig. 19. Number of days without precipitation

Vzhledem k velké proměnlivosti srážek během jednotlivých dnů má smysl posuzovat roční chod srážek pouze na základě měsíčních srážkových úhrnů. Nejvíce srážek spadne v průměru v červenci (96 mm), nejméně v dubnu (38,5 mm), v únoru (43,1 mm) a říjnu (45 mm). V ročním chodu je výrazné maximum srážek v létě (květen až srpen s maximem v červenci) a podružné maximum v zimě (prosinec, leden), minima srážek pak na přelomu zimy a jara a na podzim. Letní hlavní maximum srážek a zimní podružné maximum souvisí se zesílenými návětrnými efekty JZ kvadrantu. Úhrny srážek v měsíci červenci jsou značně variabilní – směrodatná odchylka je 46,7 mm, rozpětí mezi 25% kvantilem (53,7 mm) a 75% kvantilem (149,6 mm) téměř 100 mm srážek. Měsíc červenec je i měsíc s nejvyššími denními srážkami – průměrně se vyskytuje alespoň 1 den se srážkou 26,1 mm, nejmenší maximální denní úhrny bývají v únoru (průměr 10,5 mm, maximum 26,6 mm). Ve většině měsíců tvoří maximální denní úhrn srážek necelou třetinu měsíčního úhrnu srážek – největší je tento poměr v průměru v červenci (34,5 %), nejmenší v lednu (24,3 %), přičemž v lednu je i v nejnepříznivějším případě tento poměr zhruba třetinový (33,7 %). Měsíc s největším počtem dní se srážkou je měsíc srpen (průměr 20 dnů, medián 18 dnů) a červenec (průměr 19,6 dnů, medián 21 dnů), měsíc s nejmenším počtem dnů se srážkou duben (průměr i medián 13 dnů), přičemž v měsíci srpnu byl nejmenší počet dnů se srážkou 15 dnů.

treml-20
Obr. 20. Roční chod srážek v jednotlivých měsících (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 20. Annual precipitation distribution

V srpnu se vyskytuje i nejvíc dnů s vysokým úhrnem srážek nad 10 mm – v průměru tři dny. Roční rozpětí mezi průměrným počtem minima a maxima počtu dnů se srážkami nad 1 mm je velmi malé – necelé čtyři dny. Nejmenší počet těchto dnů je v dubnu (7,6 dnů), největší v červenci (11,7 dnů). Z hlediska nejdelšího trvání srážky během jednoho dne u dne s nejdelším trváním srážky během jednoho dne během jednoho měsíce je toto období nejdelší v zimě – prosinec a leden v průměru kolem 50,3 % dne a nejméně v červenci 34,8 % dne. Podrobnější statistické vyhodnocení vybraných srážkových ukazatelů lze nalézt na obr. 20 27.

Tabulka 5. Vybrané srážkové charakteristiky
Table 5. Precipitation characteristics
treml-tabulka-5

Průměrný roční chod srážek je v souladu s literaturou. O jeho variabilitě v jednotlivých krajích podrobněji v [5]. V celkových úhrnech srážek jsou zahrnuty jak dny, v nichž dominují padající srážky, tak dny, v nichž převažují srážky vzniklé kondenzací vody. Díky nim může být denní úhrn srážek i 0,5 mm. Z tohoto důvodu se na Bučnici nevyskytl žádný měsíc, který by byl zcela beze srážek.

treml-21

Obr. 21. Maximální denní úhrny srážek v jednotlivých měsících (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 21. Maximum precipitation

Obdobným způsobem jako u teploty vzduchu lze přistoupit k analýze denního chodu srážek. Ten je vzhledem k ještě větší proměnlivosti hodnot nepravidelnější, nicméně z ročních úhrnů je denní chod již patrný (obr. 28). Vzhledem k možnému ovlivnění chodu srážkami z přívalových dešťů je vhodné denní chod o tyto epizody očistit (obr. 29). Na očištěných datech je jasné dopolední srážkové minimum (kolem 10. hodiny) a podvečerní maximum (kolem 18. hodiny).

treml-22

Obr. 22. Poměr mezi měsíčním úhrnem srážek a maximálním denním úhrnem (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 22. The ratio between monthly rainfall and maximum daily total
treml-23
Obr. 23. Počet dnů se srážkou (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 23. Number of days with precipitation
treml-24
Obr. 24. Počet dnů beze srážek (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 24. Number of days without precipitation
treml-25
Obr. 25. Počet dnů se srážkou vyšší než 1 mm (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 25. Number of days with precipitation over 1 mm
treml-26
Obr. 26. Počet dnů se srážkou vyšší než 10 mm (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 26. Number of days with precipitation over 10 mm
treml-27
Obr. 27. Procento srážek během dne s nejdelším trváním srážek v měsíci (zobrazen měsíční 5, 25, 50, 75, 95% kvantil, kolečky odlehlé hodnoty)
Fig. 27. Percentage of rainfall during the day with the longest duration of rainfall in a month

Závěr

Průměrná roční teplota vzduchu je na Bučnici 6,46 °C. Za 17leté období 1999–2015 se otepluje v průměru o 0,04 °C/rok. Celkové oteplování se projevuje zvyšováním počtu dnů v jednotlivých intervalech s teplotou nad 10 °C. Nejteplejším měsícem je měsíc červenec s průměrnou teplotou 16,1 °C, nejchladnějším měsícem leden s teplotou -3,1 °C. Nejčastějším měsícem výskytu ročního maxima teploty je měsíc červenec (53 % případů), následuje měsíc srpen (29 %) a červen (18 %), nejchladnějším měsícem je leden (47 % případů), následuje prosinec (29 %) a únor (24 %). Nejnižší teplota v roce se nejčastěji vyskytuje 24. ledna, přičemž je patrný významný propad teploty vzduchu v období mezi 19. lednem a 5. únorem. Nejteplejším obdobím roku je období mezi 16. červencem a 8. srpnem, v tomto období nejsou příliš výrazné výkyvy teploty. Průměr z výskytu maxim teploty studovaného 17letého období připadá na 20. červenec, medián na 21. červenec. Podle křivky sestrojené na základě kumulace součtu odchylek teploty vzduchu jednotlivých dnů od ročního průměru příslušného roku za celé období pozorování připadá maximum teploty na 29. červenec. Nejvýraznějšími teplotními singularitami je květnové ochlazení (v období mezi 10. až 14. květnem), červnové ochlazení po 10. červnu, babí léto (mezi 19. zářím a 7. říjnem) a oteplení od druhé poloviny října do začátku listopadu. Ostatní odchylky v teplotě vzduchu jsou méně výrazné. Nejvýraznější poklesy teploty vzduchu během roku nastávají v období vpádu chladného vzduchu kolem doby výskytu ročního minima. Denní chod teploty vzduchu ovlivňuje především poloha výšky Slunce nad obzorem, pokrytí oblohy oblačností a charakter počasí.

treml-28
Obr. 28. Denní chod srážek (sestrojený na základě sumy srážek pro 30minutové intervaly všech dnů celého období)
Fig. 28. Daily precipitation distribution
treml-29
Obr. 29. Denní chod srážek (sestrojený na základě sumy srážek pro 30minutové intervaly všech dnů celého období, přičemž v každém 30minutovém období bylo vynecháno pět největších srážkových epizod)
Fig. 29. Daily precipitation distribution – without 5 biggest rainfall episodes in every period
treml-30
Obr. 30. Odchylka ročních teplot a srážek od průměru
Fig. 30. Deviation from annual mean air temperatures and annual precipitation
treml-31a

a) Srovnání odchylek teplot oproti úhrnu srážek jednotlivých měsíců

treml-31b

b) Srovnání odchylek teplot oproti odchylkám srážek v témže měsíci (tzn. uvažován průměrný roční chod srážek)

Obr. 31. Srovnání měsíčních odchylek teplot a srážek
Fig. 31. Comparison of deviations in monthly temperature and precipitation

Průměrný roční úhrn srážek je 730 mm, nejvyšší roční úhrn srážek byl 913 mm (rok 2010), nejnižší 565 mm (rok 2015). Na Bučnici se nevyskytl žádný kalendářní měsíc zcela beze srážek, nule se blížil úhrn srážek pouze v listopadu 2011 (0,1 mm). Nejvyšší měsíční úhrn srážek byl naměřen v srpnu 2006 – 209,9 mm, což je jediný měsíc s úhrnem srážek nad 200 mm. Nejvyšší denní úhrn srážek byl 61 mm (7. srpna 2006). Průměrný počet dnů beze srážek je 162 dnů, což je přibližně 44 % všech dnů. V ročním chodu je výrazné maximum srážek v létě (květen až srpen s maximem v červenci – 96 mm) a podružné maximum v zimě (prosinec, leden), což souvisí s návětrným efektem terénu. Minima srážek připadají na přelom zimy a jara (duben – 38,5 mm, únor – 43,1 mm) a na podzim (říjen – 45 mm). Ve většině měsíců tvoří maximální denní úhrn srážek necelou třetinu měsíčního úhrnu. Měsíc s největším počtem dní se srážkou je srpen a červenec (kolem 20 dnů), měsíc s nejmenším počtem dnů se srážkami duben (13 dnů). Nejdelší trvání období s výskytem srážky během jednoho dne je v zimě (kolem 50 %), nejkratší v červenci (35 %). V denním chodu je patrné maximum srážek v podvečer (kolem 18. hodiny) a minimum dopoledne (kolem 10. hodiny).

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Úvod

V letošním roce mohl každý občan našeho státu zaznamenat vskutku význačné jubileum – sedmisté výročí narození Karla IV. Autor tohoto příspěvku původně zamýšlel zpracování právních vztahů k vodám, které by byly (jednoznačně) vymezeny obdobím vlády pouze tohoto panovníka. Zdánlivě by bylo možné říci, že „neexistuje žádný problém“. Avšak – Jan Lucemburský udělil již v roce 1333 svému synovi titul markraběte moravského – Karel byl s určitým časovým odstupem zvolen římským králem v úterý 11. července 1346 (poblíž městečka Rhens na levém břehu Rýna). Teprve později byl 26. listopadu 1346 korunován v Bonnu (kolínským arcibiskupem Walramem) a do Čech se vrátil v lednu 1347. Korunovace českého krále se konala až 2. září 1347 (provedl ji zcela nově ustanovený český arcibiskup Arnošt z Pardubic).

5282672

Karel IV. v mnohém na svého otce též plně navazoval (u řady námi zkoumaných listin bylo možné nalézt mnohdy velmi těsné souvislosti). Můžeme i konstatovat, že rovněž následovníci tohoto výjimečného vladaře (Václav IV. i Zikmund Lucemburský) postupovali zcela obdobným způsobem – v rámci „kontinuálního“ zajišťování tehdejšího platného právního řádu (převážně prostřednictvím písemného zveřejňování příslušných panovnických listin). Z uvedených důvodů jsme se proto pokusili tento náš příspěvek prezentovat pokud možno komplexně – tj. v celém časovém rozmezí vlády dynastie Lucemburků v zemích Koruny české.

Vydaná privilegia vymezující labskou vodní dopravu

Ještě před popisem právních vztahů ke splavným vodním tokům v období dynastie Lucemburků je zapotřebí uvést kratší poznámku o starších privilegiích upravujících uvedenou problematiku. Za již poměrně „věrohodnou“ (viz též Novotný, 1913, s. 105–106) lze označit rozsáhlou listinu (Friedrich, ed., 1907, s. 53–60; Novotný, 1913, s. 104; Erben, ed., 1855, s. 51–53; Blechová­‑Čelebić, et al., 2015, s. 7; Hrubý, 1936, s. 105–108) knížete Spytihněva II. – přiřazovanou k roku 1057. Šlo o donaci směřovanou k tehdejší kapitule, která byla založena při (dnes již nedochované) románské bazilice sv. Štěpána, vybudované na dnešním Dómském návrší v tehdejších administrativně, strategicky i obchodně významných raně středověkých Litoměřicích. Panovník písemně stanovil, že dvě části labského cla1 patří proboštovi, třetí pak bratřím (kanovníkům) – to byl povinen odvádět každý „z obyvatel této země“ (tj. z Čech), který dopravoval sůl (z Míšně) či též jiné zboží po vodě (Kotyza, ed. et al., 1997, s. 99; Hubert, 1996, s. 15). Odlišný způsob platby byl stanoven pro „cizince“. Postupně bylo v Litoměřicích příslušnými panovnickými listinami též vymezeno tzv. „právo skladu“ – to stanovilo povinnost vykládat zboží na vymezených místech a též předkupní právo litoměřických měšťanů (Hubert, 1996, s. 15). Na úvod této dílčí části našeho příspěvku je zapotřebí se též zmínit o tom, že první (již listinně doložené) právo na plavbu od Přemysla Otakara II. získal Mělník (Hubert, 1996, s. 15). Panovník povolil dovážet svobodně sůl a slanečky k tomuto městu na celkem čtyřech lodích (Čelakovský, ed., 1895, s. 59–61).

Král Jan Lucemburský následně potvrdil (s ohledem na již vydaná privilegia) litoměřickým měšťanům (v listině2 s datem 4. května 1325) jejich práva (tzv. „svobody“), která jim udělili předešlí čeští králové (Václav I., Přemysl Otakar II. a Václav II.). Též došlo k opětovnému přiznání výsady (práva) na sklad zboží dopravovaného po Labi (např. měšťané Ústí nad Labem neoprávněně skládali zboží v protilehlých Lovosicích). Čtenáře si dovolíme seznámit jen s velmi krátkým úryvkem3 (jak latinským zněním, tak i českým překladem) tohoto dokumentu (Čelakovský, ed., 1895, s. 229):

„Nos Johannes dei gracia Boemie et Polonie rex ac Lucemburgensis comes, ad vniuersorum noticiam volumus tenore4 presencium deuenire… volentes, ut ipsi ciues juribus, libertatibus et consuetudinibus Maydeburgensibus, quibus ab antiquo freti sunt, frui inantea perpetuo debeant et gaudere, et ad eos per omnes et singulas ciuitates regni nostri Boemie, que eisdem utuntur juribus, super dubiis sentenciis diffiniendis debeat haberi recursus, sicut hactenus fieri est consuetum; quodque oneraciones et exoneraciones nauium, rerum quarumlibet in aqua ductibilium, eo iure, quo ad eos antiquis temporibus pertinuit et adhuc de iure pertinet, debeant inuiolabiles permanere. [My, Jan, z Boží milosti český a polský král a lucemburský hrabě, chceme, aby z obsahu4 (této předkládané listiny) všem vešlo (toto) ve známost… chceme, aby samotní měšťané užívali práva, svobody a zvyklosti magdeburské, která od pradávna užívají – a těšili se z nich – a též všechna i jednotlivá města našeho Českého království, která užívají stejného práva, mohla se při sporných rozsudcích odvolávat (k Litoměřicím) – tak jak toto bylo doposud zvykem – a také, že má zůstat neporušené právo (povinnost) nakládání a vykládání lodí (v Litoměřicích), které vezou jakékoliv zboží, vhodné k převozu po vodě, podle práva, které jim od pradávna patřilo a doposud patří (tzv. ‚práva skladu‘).]“

Z pozdější doby se též dochovala listina, s datem 19. října 1352 (Čelakovský, ed., 1895, s. 477–483), ve které císař Karel IV. rozhodl spor mezi litoměřickými a mělnickými měšťany, který byl veden o plavbu na Labi. Panovník rozhodl tak, že mělničtí mohli směrem dolů vozit obilí na třech lodích (rovněž i jiné zboží), avšak při cestě zpět, když se poté plavili nahoru po Labi, mohly mít pouze dvě z nich náklad soli – na třetí pak bylo možné dopravovat jakékoliv zboží – kromě soli. Plavidla mělnických byla v Litoměřicích označována („cejchována“) – nebylo sice bezprostředně nutné tam „skládat“ zboží, povinnost platit clo však zůstala (Hubert, 1996, s. 17–18; Kilián et al., 2010, s. 84). Dovolíme si uvést jen část staročeského znění (jde o pozdější překlad5 původního latinského textu):

„My Karel z božie milosti římský král po vše časy rozmnožitel říše a v Čechách král… Také chcem, aby ti z Mělníka měli mieti tři lodě v takové mieře, aby oni s těmi lodími obilé po Labi doluov, a cožkolivěk by měli jiného, vezli a sobě ty lodě k užitku přivedli, jakž by oni najlépe vymysliti mohli. A když by oni po Labi zasě jeli, tehda, oni mohú těch tří lodí dvě solí aneb jinú kúpí naklásti takové, aby oni třetí lodi naložili, čímž by mohli jiným, kromě soli; neb my mieníme, nemohli­‑li by oni jiné kúpě najíti, tehda oni mají třetie lodě otbýti anebo tu třetí prázdnú zasě zhuoru po Labi vézti, než by suol na ně vezli. Také nemají ti z Mělníka žádné lodě doluov ani nahoru vézti, leč by prve od měšťan z Lithoměřic znamenány byly; jestliže by vezli neznamenanými lodími, tehda mají a mohú jě ti z Lithoměřic a jich moc zdvihnúti a staviti, jakož obyčej a právo jest. Také chcem, aby měštěné z Lithoměřic již řečené lodě znamenali vedle žádosti Mělnických první den, když by k Lithoměřicóm přišli, aneb ihned druhý den potom, oni vezte shuory neb nahoru; a jestliže by jiná to cechovánie jíti nemohlo, to oni osaditi a osvědčiti mají lidmi dobrými, a s tiem jeti tu jiezdu, a v tu mieru oni mají bezpečni býti bez hyndrovánie. Bylo­‑li by také, že by ti z Mělníka pro velikost vody neb že by voda malá byla neb jinak pro nechvíli ty lodě všecky anebo jich diel prodali aneb jě změniti chtěli, tehda mají jim Lithoměřičti ty nové lodě opět znamenati, buďte malé neb veliké, a s těmi oni budu moci vézti, jakož povědieno jest. Bylo­‑li by také, že by těm z Mělníka již dotčené tři lodě nebo jich diel sešly, když by zasě jely, aneb kterak zahynuly, že by oni toho kupectvie na těch lodích k zemi nemohli přivézti, tehda mohú oni jiné lodě opatřiti a s tiem zhuoru sě vézti takově, aby oni Lithoměřickým takovú příhodú v tom zasěvrácení oznámili a toho cejchovánie těch nových lodí na nich žádali, ty oni jim bez odmlúvánie znamenati mají, jakož prve dotčeno jest. Potom ti z Mělníka mají žádati Lithoměřických měšťan, aby skladu prázdni byli zhuoru neb doluov vezúc s již řečenými třmi lodími všelikterak, jakož dotčeno jest; ale clo jich dáti mají na těch miestecb, kdežto z práva povinni jsú.“

Doprava dřeva po vodě a jeho prodej

Jako velmi zajímavý dokument lze označit listinu krále Jana Lucemburského z roku 1316, ve které tento panovník právně vymezil prodej dříví v Podskalí (Čelakovský, ed., 1886, s. 22–25; Zíbrt, 1910, s. 5–6; Holec, 1971, s. 11). Měšťanům Starého Města (pražského) udělil tu výsadu, že plavec („vorař“), který připlul se stavebním dřívím, je nesměl první tři dni po svém příjezdu nikomu z Podskalí prodat. Musel je nabídnout pouze pražskému měšťanovi. Zároveň se nesměl ani měšťan, ani obyvatel z Podskalí pokusit jít vstříc k plavcům („vorařům“ – ve směru proti proudu Vltavy či Mže6 /nyní Berounky/) a koupit od nich dříví – dříve než by přistáli v Praze. Obdobně tomu bylo u palivového dříví. To se nesmělo prodávat „na vodě“ (pokud bylo ještě v řece) – povolen byl prodej až po jeho vytažení na břeh. Dovolíme si uvést jen vybranou část staročeského znění (pozdějšího překladu původního latinského textu):

„… Kterýž by koli prameny7 dříví jeden neb jich víceji po řece Vltavě připlavil a v Podskalí je přistavil, aby s takovými prameny za tři dni pořád zběhlý ode dne přistavení jich počítajíc tu stál, a žádnému z Podskalí takového dříví aby neprodával, než měštěnínu aneb měsťanuom předpověděného města našeho. A kdyžby ti tři dni pominuli a vyšli, budú moci podskalští taková dříví koupiti, a tak koupená za dva dni pořád zběhlá bezpečně sobě opatřiti a je jmíti. A hned po těch dvou dnech den nastalý před polednem, budeli to moci bejti, taková dříví z vody vytáhnúti a prodati budú moci komužkoli za slušné peníze. Též také ustanovujem, chtíce i tomu, aby ode všech na věčnost skutečně zachováváno bylo, aby žádnej z měštan, ani z podskalských, ani jinej žádnej, kdož pak koli, proti nižádnému, kdož by pramen neb prameny dříví po řece Vltavě, nebo Mži8 plavil, za příčinú kupování dříví nevycházel, a neb na jedné z těch dvou řekách, prvé nežliby ten plavec s tím dřívím k břehu přistavil, kupovati nesměl, aneb se o to nepokoušel, ale v lese9 dříví sekati aneb sekané kupovati jeden každý muož a jemu se propouští. Také ustanovujem a to též, aby ode všech bez proměny zachováváno bylo, chceme, aby naprosto žádnej v Podskalí aneb u svatého Valentína dříví ku palivu spuosobná na vodě prodávati aneb kupovati nemohl, jedné leč by prvé z vody vyvezena a na břeh vytažena byla, a to pod pokutou ztracení toho dříví, kdož by koli proti předpověděným10 rozkazuom našim toho čeho se dopustil, a prodávati neb kupovati směl. Neb to všeckno což výš položeno jest, chceme aby ode všech, na něž se vztahuje, ustavičně zachováno bylo.“

Pozdější listina téhož českého krále z roku 1325 pak potvrdila Starému Městu právo na sklad v Podskalí (Čelakovský, ed., 1886, s. 28–29). Každý plavec byl vždy povinen vytáhnout kmeny na břeh (viz též Jičínský, 1870, s. 71–72).

Splavnou byla i řeka Ohře – jako zajímavá lze označit privilegia vydaná jak královskému městu Žatci (1335), tak i královskému městu Louny (1341), která osvobozovala příslušné měšťany (pokud by se plavili s vory) od cla vybíraného na tomto významném vodním toku (Čelakovský, ed., 1895, s. 299–300, s. 353–354; Holodňák, ed. a Ebelová, ed., 2004, s. 125; Roedl, ed., 2005, s. 71). Existuje i zmínka o plavení dřeva po řece Labi obsažená v listině Karla IV. z roku 1375 (Čelakovský, J., ed., 1895, s. 299–300, s. 686–687). Panovník nařídil rychtáři a konšelům města Kolína nad Labem provést nezbytná opatření, která měla přimět opata Sedleckého kláštera k tomu, aby nadále neomezoval svobodné plavení dříví po Labi. Pokud by opat neuposlechl, pak mohli kolínští měšťané nechat dát odstranit zabraňující vodní díla – z pověření panovníka plně na náklad zmíněného kláštera. Uvedeme jen vybranou část staročeského znění (pozdějšího překladu původního latinského textu):

„… Poněvadž některá města království našeho českého veliká od nedostatku dříví nebezpečenství snášejí, že jim na Labi pro mnohé překážky tu činěné příhodně připlavovati nemohou, protož k naší povinnosti to přísluší všelijak chtějíce, abyšte nábožné oppata a konvent kláštera sedlického, nábožné naše, k tomu jménem naším spraviti, přidržeti a přivésti povinni byli, aby oni na svém Labi, jakož se praví jmíti, svým časem pro dodávání dříví, totižto vzdělajíce vrata, kteréž se obyčejně flutrynnen11 jmenují, všecky překážky zbořili, aby města naše dotčená nedostatku dříví od tohoto času nebyla takovým nebezpečenstvím poddána. Kdyby se pak přihodilo, že by tíž oppat a konvent v tom odbojni a neposlušni se nalezli, poroučíme vám tímto listem a přikazujeme do konce takové překážky skrze vás přetrhnouti a na škodu a náklad předřečených oppata a konventu napraviti, a jak by toho potřeba byla, činiti.“

Na závěr této dílčí části našeho příspěvku se zmíníme opět o Vltavě. Za velmi zajímavý dokument lze označit pozdější listinu Václava IV. z roku 1400, která mj. vymezila zvýšení vodního cla pod hradem Orlíkem (Kalousek, 1896, s. 291).

Vodní mlýny a jezy

Významnou českou institucí jak ve vrcholném12 a pozdním středověku, tak i v raném novověku byli tzv. přísežní zemští mlynáři. S ohledem na jejich ustanovení nelze opominout (latinsky psanou) listinu markraběte Karla13 (pozdějšího českého krále a římského císaře Karla IV.) z 19. května 1340 (Pátková, ed., 2011, s. 346). Zde bylo zcela nově zformulováno, že všem mlynářům podléhajícím pravomoci Starého Města musí být určena pevná a neměnná výška jezů (nikdo již neměl omezovat dalšího oprávněného uživatele při využití dříve existujícího a využívaného energetického potenciálu řeky). Uvedeme pouze dva kratší úryvky z této listiny14:

„… Plene15 sumus fidedignorum16 testimonio17 informati, qualiter cives18 vestre dicte19 civitatis molendina tenentes20 defectus et dampna21 pluries22 sint perpessi23 pro eo, quod ipsa vestra civitas Pragensis nullam determinatam24 hucusque25 habebat mensuram, per quam unum molendinum vestre civitatis sine dispendio26 alterius molendini debebat27 et poterat debito modo28 et proporcionabiliter elevari. [Byli jsme důkladně seznámeni s argumenty vážených konšelů (přísežných) – a to jak ti měšťané, kteří mají v držbě mlýny, musí často snášet (trpět) nesnáze i škody z toho důvodu, že vaše město Praha nemá doposud žádnou míru, podle které by příslušný mlýn vašeho města bez újmy na druhém mlýnu měl povinnost – a též mohl – přiměřeně zvýšit (jezem) hladinu (řeky).]“

57079550

Na výše uvedené znění navazuje následující latinský text:

„Nos, cupientes29 vestre civitati super30 huiusmodi31 defectibus32 salubriter33 providere34, vobis iudici35 et consulibus36 dicte37 Maioris Civitatis Pragensis, fidelibus38 paternis39 et nostris dilectis40, seriose41 mandamus42, omnino43 volentes nostre gracie44 sub obtentu45, quatenus46 freti47 regia48 ac nostra auctoritate49 unam mensuram communem50 et medium51 invenire52 sine dilacione53 qualibet debeatis, secundum quam tam divitibus quam pauperibus, tam superiora quam inferiora molendina tenentibus, equa iusticia54 secundum fidem55 vestram impendatur56 iuxta57 statum et condicionem cuiuslibet molendini, volentes omnino43, ut transgressoribus eiusdem regie48, nostre et vestre ordinacionis et statuti statim certam et gravem penam absque remissione qualibet infligere debeatis. [Přejeme si, ku prospěchu vašeho města, s ohledem na dané nedostatky, postarat se o (jejich) prospěšné odstranění; – (proto) vám, rychtářovi a konšelům (přísežným), výše (již) zmíněného (většího) Starého Města (pražského), oddaným, (zde) rodilým a Nám drahým, s vážností přikazujeme – zcela i to z naší milosti chceme, s ohledem na spolehlivost naší moci královské – abyste měli povinnost jakýmkoliv způsobem bezodkladně stanovit jednu veřejně platnou společnou míru58, kterou budou dodržovat jak bohatí, tak chudí a mlýny jak výše, tak níže položené, – a tomu se podle spravedlivého práva poctivě (svědomitě) věnovali, podle stavu a podmínek jakéhokoliv mlýna, chtějíce též zcela, aby přestupníci uvedené naší královské moci a vašich nařízení a ustanovení byli jednoznačně a přísně potrestáni bez jakéhokoliv prominutí trestu.]“

Nedlouho poté byla vydána i listina krále Jana Lucemburského (již psaná ve středohornoněmčině), ze dne 23. prosince 1340, potvrzující rychtáři a konšelům Starého Města zcela nedávno vydaný právní dokument jeho syna (Pátková, ed., 2011, s. 345–346; Čelakovský, ed., 1886, s. 60–62). Z původního dozoru přísežných mlynářů nad pražskými mlýny a jezy se kompetence postupně rozšířila na Vltavu jak pod Prahou, tak nad ní – mnohem později pak na převážnou část vodních toků v Čechách. Uvedeme jen kratší část z této listiny:

„Wir Johannes von gotes genaden chvnik59 ze60 Behem vnd graf ze60 Luczelburg tuen chunt61 offenleich62 an63 disem brief64, das vuer65 vns sint66 chomen67 vnser lieben getrewen68 richter69 vnd scheppfen70 vnser stat ze60 Prag, den71 si durch72 gemainen73 nucz74 habent lazzen75 schreiben, als wir oft geboten haben, das man das solt haben getan, vnd der brief64 loutet von wort zu wort also: [My, Jan, z Boží milosti český a polský král a lucemburský hrabě (hrabě v Lucembursku), dáváme touto listinou veřejně toto na vědomost, protože za námi přišli naši milí věrní – rychtář a konšelé (přísežní, ‚kmeti‘) našeho města (tj. Starého Města) v Praze, kteří se kvůli obecnímu užívání (tj. vody) usnesli napsat – (též) protože jsme byli často žádáni, že je zapotřebí něco učinit. Tento dopis (listina) má, doslovně (slovo od slova), toto znění:]“

„Wir Wenczlab genant76 Rokczaner77 richter69, Meinhart hern Wolframs78 svn79, Wenczlab hern Albrechts80 svn79, Nyclas Rost81, Peschyl Neumburger82, Elbel Waczinger83, Mertil hern Mathes svn79 von Eger84, Wolfel von dem Stein85, Thomas der Swarcz genant86, Jaksch Payer87, Meynel Rokczaner88 vnd Vla hern Johans89 gewantsneiders90 suen91, gesworn92 purger93 der stat ze60 Prag bechennen94 vnd tuen chunt61 offenlich62 an63 diesem prief95, das wir gesehen vnd geprueft96 haben, das di selbe vnser stat grozzen gebrechen97 leidet98 vnd geliden hat von sulchen sachen, das alle dye mvelen, dye vmb99 di stat gelegen sein, von der obersten vncz an63 dye nidersten, nieren100 ein maz101 haben oder ein gemezzen recht, dor102 an63 in103 genugen schul104 vnd dor102 vber nyemant greiffen105 geturre106, vnd das dem armen als vol107 vueg108 als dem reichen, vnd nach dem ein iglich109 man gepowen110 mueg auf das seyn alles, das er recht hat. [My, Wenczlab (Václav, Wenzel) nazývaný Rokycanský, rychtář, Meinhart (Menhart), syn Woframa (Olbrama), Wenczlab (Václav, Wenzel), syn Albrechtův, Nyclas (Nikolaus, Mikuláš) Rost, Peschyl (Peschel) z Nymburka, Elbel Waczinger, Mertil (Martin), syn (Matyáše – Matouše /Matthiase/) z Chebu, Wolfel (Wolff, Wolflin) von Stein, Thomas (Tomáš) Swarcz (Schwarz /nazývaný Černý/), Jaksch Payer (Bayer /Bavor/), Meynel (Meinlin) Rokycanský a Ula (Ulrich /Oldřich/), syn (Johanna /Jana/), kraječe suken, přísežní měšťané města (tj. Starého Města) v Praze, jsme seznali a dáváme touto listinou veřejně na vědomost, že jsme shledali a prozkoumali, že to samé naše město trpí i trpělo značně nedobrým stavem na základě té záležitosti, že všechny mlýny, které se nacházejí v okolí města, jak ty nejníže, tak ty nejvýše položené, nikde nemají míru (určenou výšku jezu) či stanovené oprávnění, takže to plně způsobuje značné (finanční) ztráty, které není schopen nikdo unést – a to jak bohatým, tak i chudým – protože kdokoliv (totiž) může vše (tj. především jez) postavit podle svého (s tím), že má na to právo.]“

S ohledem na vyměřený rozsah článku se jen ve stručnosti zmíníme o následující části této listiny. V ní bylo stanoveno, že má být celkem zvoleno osm přísežných osob, které by následně měly povinnost vyměřit jednotlivým mlýnům závaznou „míru“ (tj. výšku jezů). Jejich jmenování bylo dáno na základě jednoznačně stanoveného pravidla – čtyři členové se vybírali z celého souboru jak konšelů, tak ostatních měšťanů – čtyři pak byli doplňováni z řad pražských mlynářů (pokud s tím ovšem tito souhlasili). Osmičlenný sbor musel následně vždy povinně složit předem určenou přísahu. Každý, kdo přestoupil stanovenou míru (výšku), byl konšely peněžně potrestán111 (vždy na základě posudku uvedených /bylo by možné říci, že již vodohospodářských/ přísežných znalců). Výše pokuty se pak výrazně zvyšovala při opakovaném nedodržování daného rozhodnutí112. Mnohem později (až v roce 1454) byli do sboru začleněni i někteří mlynáři mimopražští. V roce 1479 jich bylo již dvanáct (osm z Prahy). Přísežní zemští mlynáři pak poté mohli (již sami) ukládat pokuty – získané finanční prostředky následně směřovaly do královské pokladny (Klempera, 2000, s. 10–11). Sami si (pro svou potřebu) stanovili rovněž platná technická pravidla nezbytná k posuzování výšky jezů, prahů a stavidel a osazování tzv. normálových kůlů (cejchů /sloužících ke kontrole dodržování výšky hladin v jezových zdržích/) tak, aby výše položené mlýny nebyly případně omezovány při využívání jim přináležejícího energetického potenciálu posuzovaného vodního toku (Hons, 1961, s. 16).

55161789

Český král a římský císař Karel IV. rovněž vydal v roce 1366 zajímavou listinu, ve které stanovil (s ohledem na ochranu obchodu v Praze), že na Vltavě mají být jezy vystavěny tak, aby byl vždy zaručen svobodný průchod pro vory a lodě („vrata široká dvacet pražských loktů“). Dále měla být veškerá cla (která byla dříve mnohdy libovolně stanovována) zrušena či omezena. Pouze se měl vybírat poplatek (mj. v souvislosti s Karlovým mostem /„Pražským mostem“/) na všech přívozech tři míle pod Prahou a nad ní („ve výši od nepaměti stanovené“). Podobně se měla upravit cla i na Mži113 (nyní nazývané Berounkou), Lužici a Otavě. Při sporech přináležela soudní pravomoc výhradně konšelům Starého Města (Čelakovský, ed., 1886, s. 134–142; Zíbrt, 1910, s. 8). Uvádíme jen vybrané části staročeského znění (pozdějšího překladu114 původního středohornoněmeckého textu):

„My Karel z boží milosti římský císař, po všecky časy rozmnožitel říše a český král115, známo činíme tímto listem všem vuobec… též i my to v skutku jsme uznali, kterak před mnoha léthy a slavné paměti vysoce urozeným Václavem prvním někdy králem českým, předkem naším, i za jeho časuov všecka a všelijaká kupectví, jaká pak koli aneb kterým koli jmenem ta vlastně jmenována býti by mohla, z města našeho Budějovic po vodě, jenž Vltava slove, do napřed psaného našeho i království našeho v Čechách hlavního města pražského svobodně bez všelijakých překážek plavena a odtud také do jiných měst již jmenovaného království našeho českého i také do vší země ku potřebám a požitku všem věrným a poddaným našim milým dodávána jsou byla. I jsme o tom od nich spraveni, že takové svobodě skrze někderé pány v výš psaném království našem českém překážka k veliké škodě vší zemi a obyvateluom v ní a to za příčinou vymyšlených a v nově usazených cel, též pro vzdělání některých jezuov se děje, tak že předdotčená kupectví a jmenovitě dříví, kteréž ku Praze plaveno bývá, na ublížení všem vuobec s velikú těžkostí se zdržuje, nás pokorně a poníženě prosíce, abychom je před takovými jich velikými a záhubnými ztížnostmi milostivě opatřiti ráčili. I vzhledše… přikazujeme: najprvé, aby při všech jezích, kteříž na Vltavě jsou, číž by ti kolivěk byli, to tak opatřeno bylo, aby v každým jezu vrata šíří dvadcíti loktuov pražských udělána byla, tak aby skrze takové všecky vrata Vltava rovný a svobodný tok anebo spád míti mohla a toho se potřebí obávati nebylo, aby kupectví, kdyby zhuory doluov padalo, pokaziti se mělo. Též míníme a chceme, aby to hned bez prodlévání a odporu všelikého předse vzato bylo. Dále chceme, ustanovujem a pod pokutami níže psanými přikazujem, aby ta všecka cla, kteráž na Vltavě po času předjmenovaného krále Václava, předka našeho, usazena jsou, konečně složena byla a nižádný týchž cel dávati povinen nebyl, neb my je mocí naší královskú v Čechách s dobrým vědomím zdviháme, rušíme a v nic obracujeme, vymieňujíce však níže psaná cla v Hluboké, v Újezdci, v Zvíkově, na Orlíku, v Kamíku, v Bráníku a na Vyšehradě, avšak taková cla vyměřujem a tímto zpuosobem vysvětlujem. Předkem v Hluboké usazujeme a chceme, aby z desíti dřev dlouhých nebo krátkých více nic než dva haléře dáváno bylo a což by koli jiného kupectví na témž dříví, by pak i drobné dříví bylo, to všecko beze všeho vyclení svobodné býti má. Také tomu chceme, aby v Újezdci od desíti dřev dlouhých dva haléře a od desíti malých neb krátkých, jakž se to jmenuje, jeden haléř cla bráno bylo a všecko jiné kupectví, kteréž by na něm plaveno bylo, to ve všem svobodné týmž zpuosobem, jakž výš při Hluboké doloženo jest, býti má. Potom pak v Zvíkově míníme a chceme, aby z desíti dlouhých neb krátkých dřev cla toliko jeden haléř brán byl a drobné neb malé dříví, kteréž na témž dlouhém neb krátkém se plaví, k tomu též jiné všecko kupectví aby všeho prázdné a svobodné bylo, jakž výš obsaženo. Dále v Orlíku jest vuole a oumysl náš, aby tu též clo nejináče než jakž v Zvíkově, pokudž na hoře vejslovně vymíněno jest, se vybíralo. K tomu chceme a ustanovujem, aby v Kamíku jeden pramen šedesáte kusuov neb voruov a každý vor deseth dřev držel, a od jednoho každého takového celého pramene toliko pět vídenských cla bráti se má. Jiné pak všeliké kupectví, kteréž by se na něm plavilo, má všeho osvobozeno býti. Také poroučíme a přísné pod uvarováním nemilosti naší, též pokutami níže psanými přikazujem, aby na jmenovaných i jiných vejš neb níže psaných clech žádný nutkán nebyl nětco protráviti a neb propíti nižádným zpuosobem. V Bráníku také ukládáme a chceme, aby z šedesáti dlouhých dřev jedno dlouhé dřevo a od dvadcíti voruov, kterýžto každý vor deset dřev krátkých držeti má, jedno dřevo krátké kanovníkuom na Hrad pražský bráno bylo. Potom také míti chceme, aby bylo na Vyšehradě týmž zpuosobem, jako i v Bráníku dříví cleno proboštovi, děkanovi i vší Kapitole vyšehradské s takovýmto doložením, aby k těm dřevuom, kteréž tak cla na Vyšehradě dávati budou ode dne svatého Jiří až do svatých Petra a Pavla, apoštoluov božích, toliko dva haléře dávali, po vyjití pak času a dne svatých Petra a Pavla k každým těm dřevuom, kteréž clíti budou, tři haléře dávati mají, a což by kolivěk jiného kupectví na témž dříví leželo, by pak i drobné dříví bylo, to všecko svobodné býti má. Také tomu chceme a přikazujeme, aby při všech clech a jezích na vodách, jakožto Mži, Lužnici a Ottavě, tím vším zpuosobem, jako na Vltavě výše psáno stojí, cla, brány a jezové držáni byli. Tolikéž míníme, chceme a přikazujeme, aby na již jmenovaných clech žádnej pro nižádnú věc, jakáž by ta koli byla, hyndrován neb naříkán nebyl nižádným zpuosobem, než jeden každý má právo své hledati, vésti i dokonati před jmenovaným purgmistrem a raddou našeho prv dotčeného hlavního města pražského v těch místech, jakž od starodávna to právem a chvalitebnou zvyklostí království českého držáno a přišlo jest, vymieňujíce ta cla, kteréž k mostu předjmenovaného našeho hlavního města pražského náležejí ve třech mílech na vodě vejše i níže téhož mostu na všech přívozích, jakž se obyčejně bére; taková všecka cla, jakážkoli jsou, jistým naším vědomím a mocí královskou v Čechách v celosti a plné mocnosti zanecháváme a bez přerušení zuostavujeme… Pakliby kdo proti tomu svévolně učinil, ten každý, kolikrátž koli svévolně proti tomu učiní, padesáte kop grošuov pražského rázu pravé pokuty propadne a té summy polovice do komory naší královské a druhá polovice již jmenovanému hlavnímu městu pražskému bez prodlévání připadnouti a položena býti má.“

Vedle vodních mlýnů postavených na pevných základech existovala i mlecí zařízení instalovaná na upoutaných říčních lodích – tzv. škrtnicích (uvedený název byl odvozen od toho, že /na rozdíl od náhonu/ bylo možné vodní kolo zastavit pouze postupným snižováním otáček – „škrcením“ /Klempera, 2000, s. 23; Klempera, 2002, s. 11/). Zřizovali je obvykle pekaři (Štěpán a Křivanová, 2008, 24; Klempera, 2000, s. 11–12). Důležitým dokumentem, který umožnil pražským pekařům využívat na řece Vltavě tato zařízení, byla listina krále Václava IV. z roku 1384 (Čelakovský, ed., 1886, s. 172–173). Uvádíme pouze pozdější staročeský překlad116 původní latinské listiny, která se bohužel v originále nedochovala:

„Václav z boží milosti král po všecky časy rozmnožitel říše a český král. Známo činíme tímto listem obecně přede všemi, kdož jej uzří anebo čtouce slyšeti bude, že vzhledna na znamenitou víru a stálou službu věrných našich milých purgmistra a konšelův i vší obce našeho Většího Města pražského, kterouž jsou někdy slavné paměti císaři Karlovi panu otci a předku našemu milému i nám také pilnou snažností se zachovávali a zachovati hleděli a v časech budoucích snažněji a pilněji budou se hleděti líbiti, když od nás milostmi a svobodami novými obdařeni jsouce, je požívajíc radovati se budou; protož s dobrým rozmyslem a radou knížat, věrných našich milých, s jistým naším vědomím, mocí naší královskou tuto novou milosť dáváme, aby purgmistr a konšelé i všechna obec Většího Města pražského mohli dáti a udělati škrtnice na člunech lodních, aby na vodě splejvaly tu, kdež by se jim dobře místo zlíbilo, kdyžby zběhové vodní velicí byli, aby jich mohli požívati ti, kteříž na prodaj rohačky a bělný chleby dobře dělati umějí, aby dostatek mohl býti pro lid chudší poběhlý. Tento list potvrzen jest pečetí majestátu našeho královského.“

Velmi zajímavým dokumentem, který vznikl v městském prostředí, jsou tzv. Soběslavská práva (případně Práva Starého Města /pražského/ – skutečný název, zapsaný v rukopisech byl: „Kusové z listů a z práv Velikého Města pražského“). Text se skládá ze dvou částí – první je domněle připisována knížeti Soběslavovi II. – druhá pak obsahuje vlastní staroměstské právo. Vznik této sbírky se předpokládá přibližně kolem roku 1440 (pravděpodobným zpracovatelem byl protonotář Mikuláš z Humpolce spolu s protonotářem Zdimírem ze Sedlce) – následně došlo ještě třikrát k jejímu přepracování (poslednímu v roce 1455). Při sestavování této výjimečné právní památky byly sice využity starší záznamy, nálezy rady a starší zvyklosti – úvodní ustanovení hovořící o „obdarování“ králem Janem Lucemburským je však zcela evidentním falzem – příslušná práva totiž nebyla nikdy žádným českým králem potvrzena (přesto se magistrát často podle nich řídil – a to až do 17. století /Erben, 1868, s. 315–316; Čelakovský, 1904, s. 4–7; Čelakovský, 1921, s. 134–143; Havránek, ed., Daňhelka, ed. a Hrabák, ed., 1964, s. 415–421/). Pro nás jsou zajímavá pouze dvě ustanovení (Erben, 1868, s. 325–326) – první z nich je následující:

„Nejmá ižádný mlynář výše vody držeti, než jakž jim konšelé s přísežnými mlynáři vyměřie. Pakli by kto výše držal, jmá pánóm deset kop dáti.“

Bezprostředně pak následuje:

„Nejmá ižádný jiný mlýnuov a jezuov súditi, než konšelé Pražští.“

Zemské právo a snaha Karla IV. o vydání obecně závazné kodifikace (Maiestas Carolina)

Kromě řady vydaných listin se Karel IV. pokusil též o kodifikaci zemského práva. Předtím než se uvedené problematice budeme podrobněji věnovat, si dovolíme uvést jen velmi krátkou zmínku o nejstarší naší právní knize (mj. psané již ve staročeštině) – jde o tzv. Knihu Rožmberskou. Jakékoliv ustanovení, které by přímo souviselo s povrchovými či podzemními vodami, zde nenalezneme – zajímavá je (bohužel jen nepřímo) pasáž117 obsažená v článku 279 (Brandl, 1872, s. 104; Palacký, ed., 1840, s. 482; Jireček, ed., 1870, s. 91 /zde jako článek 187/):

„… když kto jede neb jde bezprávnú cestú, nebo loví [šlo i o rybolov], nebo pase…“.

Nejvíce ambiciózním projektem (po obdobných /spíše „nesmělých“/ dřívějších pokusech krále Václava II.) bylo vydání poměrně rozsáhlé kodifikace zemského práva, která se původně nazývala (podle českého krále a římského císaře Karla IV.) Codex Carolinus. Teprve později (poněkud „nelogicky“) se vžilo označení Maiestas Carolina. Schválení tohoto dokumentu se však Karlovi IV. nepodařilo na zemském sněmu konaném v roce 1355 prosadit (Šmahel, ed. a Bobková, ed., 2012, s. 243–244; Vaněček, ed. 1984, s. 107–124). Zákoník nikdy nebyl přímo právně účinný (jen některá ustanovení byla později v soudní praxi občas užívána). S ohledem na historický vývoj českého vodního práva si dovolíme upozornit pouze na článek LVII118 (Palacký, ed., 1844, s. 137; Jireček, ed., 1870, s. 150–151; Karel IV., Mašek, ed. a Bláhová, ed., 2003, s. 206–207). Latinský text119 pojednává o tom, že po splavných řekách se v té době běžně plavily nesvázané klády – mnohdy z královských lesů nezákonně odcizené. Pro zajímavost uvedeme pozdější staročeský překlad120 (ve starší /dnes již nepoužívané/ transkripci staročeštiny /Palacký, ed., 1844, s. 137/):

„Purkrabiem našim a wladařom hraduow dolepsaných, nad wodami tekutými králowstwie našeho usazených, přikazujem, snažnú a pilnú stráži aby dnem i nocí jměli; neb mnohé lesy121, kteréž w lesích našich nám kradú, těmi řekami že plawie srozumiewáme, a potom bez našeho wedomie a rady to na swé potřeby obracují k škodě komory našie. Protož kdy mimo hrad neb twrz naši poplowů, ten kdož tu wládne, sám neb skrze jiného i lesy121 i ty lidi stawowati má, a inhed wznesa na nás zwlášť, tak dlúho je drž, donižby jiného od nás neměl u přikázánie, léčby otewřené listy naše okázali, aneb některá znamenie na to zwláště wydaná, skrze kterážto znamenie snad jim králowská Milost dopustila, aby ten les121 plawili; pod pokutú purkrabím swrchupsaným, jestližeby wědomě dopúštěli jíti lesóm121 proti úmyslu ustanowenie tohoto, aby úřad ztratili, a dwénásob nawrátili do komory králowy, začby ten les stál. Pakliby zmeškánie neb newědomím toho dopustil, tehdy pokutú, aby dwénásob zaplatil, začby ten les121 stál, buď tresktán, a jiné pokuty těm, ktožby; rúbali neb wozili lesy proti ustanowenie, ty w swé celosti pewny ostaňte.“

Toto velmi stručné ustanovení nás mj. (v rámci širší části pojednávající o ochraně královských lesů /Kreuz, ed. a Martinovský, ed., 2007, s. 19/) informuje o tom, že po větších splavných řekách se většinou smělo (byť asi ne vždy) plavit dřevo zcela „svobodně“ (viz též výše zmíněnou listinu z roku 1366).

Místo (v českých poměrech zjevně nerealizovatelné kodifikace) Maiestas Carolina následně vznikla v druhé polovině 14. století právní kniha s pozdějším českým názvem Řád práva zemského (Ordo iudicii terrae). Jakákoliv ustanovení mající přímou či jen nepřímou vazbu na právní vymezení povrchových či podzemních vod nebo jakékoliv „vodstvo“ zde bohužel nenalezneme (Palacký, ed., 1842, s. 481–517; Jireček, ed., 1870, s. 198–255; Malý, 1995, s. 25–26).

Pokud jde o období vlády krále Václava IV., zmíníme se již jen o jednom význačném dokumentu – Právech zemských českých (nešlo o zákoník ale o tzv. právní knihu) – byl vytvořen (především na základě vlastních zkušeností) dlouholetým nejvyšším zemským soudcem (sudím) Ondřejem z Dubé. S ohledem na tehdejší majetkoprávní pojímání drobných vodních toků zde nalezneme pouze ustanovení (obdobně jako i v tzv. Knize Rožmberské – viz výše), ze kterého (byť jen nepřímo) lze dovodit, že vodní toky musely být stále, i v této době, vždy integrálně zahrnovány do celkového nemovitého majetku dědin, na jejichž území se nalézaly (Čáda, ed., 1930, s. 150–151).

Závěrečné shrnutí

Dovolíme si je prezentovat zcela stručně. Autor tohoto příspěvku měl k dispozici celou řadu dokumentů, které však, s ohledem na redakcí vymezený rozsah textu, nebylo možné bezezbytku využít – především lze zmínit jistý „deficit“ u zde, bohužel jen stručně, pojednávané oblasti právních vztahů vymezujících tehdejší lodní dopravu. Tato problematika, byť související s již poněkud odlišnými právními vztahy k vodám v současnosti svým způsobem spíše jen „okrajově“, je velmi historicky i právně zajímavá – autor příspěvku si takto „předběžně dovolí“ čtenáře informovat o svém záměru se v dalších letech právě tomuto tématu podrobně věnovat (nejen ve vazbě na zde jednoznačně vymezené časové období – ale spíše naopak v rámci plné historické posloupnosti).

 

Poznámky

  1. Souhrnně lze slovy Jičínského (1870, s. 66) středověký majetkoprávní vztah k vodním tokům charakterizovat takto: „… Pokud jde o veřejný majetek na velkých řekách, pokládala se cla, výtoně a mýta vždy za důchod královské komory; vláda udělovala privilegia, vyjímala z cel města, kláštery, pány a many či zastavovala tyto důchody. Tento svrchovaný majetek neměl význam moderního pojmu – majetku veřejného; měl povahu finančního regálu…“ (viz též Vaněček, 1970, s. 74).
  2. Listina obsažena v konfirmaci privilegií litoměřických Karla IV. – Praha 25. srpna 1348 (za nápisem „Litera magestatis super confirmacione jurium Meydburgensium regis Johannis“). Český překlad je z 15. století v rukopisu sign. 24 G 12 (za nápisem „O práva, o sklad, o ládovánie, o krčmy, o řemesla“ /Čelakovský, ed., 1895, s. 234/). Dovolíme si uvést (pouze zde – tj. v poznámce) poměrně rozsáhlé, celé staročeské znění (Čelakovský, ed., 1895, s. 232–233): „My Jan boží milosti český a polský král a lucemburské hrabie, všem majestátem tiemto oznamujem, že my milých nám měštěnuov lithoměřicských užitky opatřiti a je ode škod, jakož to k nám přísluší, zachovati dobrotivostí královskú žádajíce, všecky věci osviecených kniežat, slavné paměti pánuov dřieve Václava, Otakara a Václava testě neb tchána našeho, předkuov našich, králuov českých, zápisy jim na kterážkoli práva, svobody a ohrady i obyčeje vydané a pójčené, kterýmžkoli popsáním jsú, a také všecky věci v nich zavřené, jakožto řádně a rozumně jim zapsány jsú, potvrzujem a pevný činíme, a jakožto by majestátové jich v tento vepsáni byli, obnovujem a jistým vědomím naším potvrzujem. Chtiece, aby oni měštěné práv, svobod a obyčejuov Maydburských, kterýchžto od staradávna požívali sú, i potom požívati měli věčně, a k nim ze všech měst a z každého zvláště královstvie našeho českého, kteráž týchž požívají práv, v svém pochybném rozsúzení mají mieti útočiště, jakož to dosavád bylo jest obyčejno; také všeliká naloženie a složenie na lodě a s lodie věcí všelikterakých na vodě plavíciech při témž právě, kterými k nim od starodávných časuov příslušelo a ještě z práva přísluší, bez přerušenie mají ostati. Též měšťany naše ústské podle listuov našich vydaných v pevnosti chcme ostaviti pod výmienkú takovú, jestliže by lodě své v Lovosicích neb miestech kterýcbžkoli, kromě na břehu před městem naším Lithoměřicským, naložili neb sklad učinili neboli jiné věci kteréžkoli tiem obyčejem, jakožto by jich byli, plaviece shledáni byli a právem přemoženi, že by práva dřiev řečených měšťanuov našich lithoměřicských v této straně některak rušili, tehdá jim měšťanóm svým Lithoměřicským jistým našim vědomím odpúštieme, aby v ty věci všecky slušně se uvázali [a] je k puožitkóm svým, k kterýmžkoli chtie, obrátili. Chcme nad to, že předřečeným měštanóm našim ústským na trhu města našeho lithoměřicského obilé a věcí kterýcbžkoli jiných kupovati a soli na vodě Labi doluov neb nahoru plaviti nesluší, leč prve to dřiev řečeným našim měštanóm Lithoměřicským vydáno bude ku prodání. Dopúštieme také, aby v kraji často řečeného města našeho Lithoměřicského v jedné míli na vše strany ani krčem ani sladovníkuov, řezníkuov, pekařuov, suknokrojičuov, ševcuov, krajčí ani kovářuov ani kteréhožkoli řemesla dělníkuov osazenie nebylo. Pakli by kto z takových proti nynějšiemu přikázáni našemu v dřiev řečené krajině osadě sě některé z dřiev jmenovaných remesl směl dělati, tehdy jim měštěnóm slušie všecky takové z kraje, jakž se jim zdáti bude, odlúčiti a k přikázání našemu přinutiti. Listy, ač které tomuto odporné dáti se nám udalo, žádné moci mieti nemají. Tomu na svědecstvie majestát tento pečetí naší větší utvrditi sme kázali. Dán v Praze léta božieho tisícieho třístého pětmezcietmého.“ S ohledem na tento staročeský text si dovolíme níže rovněž uvést novočeský překlad některých dnes již méně známých výrazů. Přědřečený adj.: přěderčený, přědeřčený značí: 1. vpředu řečený, již jmenovaný (přědpověděný), 2. (v čem ap.) předem oznámený; (o události) předpověděný, prorokovaný; sr. přědpověděný (http://vokabular.ujc.cas.cz/Staročeský slovník/). Suknokrojič značí toho kdo stříhá, „krájí“ sukno (http://vokabular.ujc.cas.cz/Elektronický slovník staré češtiny/). Odporný adj. značí: naproti postavený, protivný (http://vokabular.ujc.cas.cz /F. Šimek, Slovníček staré češtiny/ – viz též latinskou verzi litteras contrarias /ak./).
  3. Plné znění (pouze ve staročeštině) uvádíme v předešlé poznámce č. 2.
  4. Pražák, Novotný a Sedláček (1955 b, s. 548): „tenor“ = nepřetržitý pohyb, běh, proud, průběh, postup, způsob, ráz, tón, duch. Ve středověké latině pak tento výraz značí především: znění (listiny), smysl či obsah (dokumentu). Latinský internetový slovník (http://humanum.arts.cuhk.edu): „sense, contents, uninterrupted course, a holding fast“. Brinckmeier (1850, s. 611): „Fassung und Inhalt einer Urkunde“. Hlušíková (2009, s. 847): „tenor, -ōris… *zmysel, obsah: tenore praesentium zmyslom tohto listu“. Hledíková (2008): „tenore presencium – zněním tohoto listu, tímto listem (listinou)“, „tenor (litterae) – znění, text (listiny)“. Smolová (2011): „tenor, oris, m. – znění (listiny), běh, smysl, obsah“, „tenore praesentium – tímto listem, podle této listiny“. Na závěr uvedeme heslo z Ottova slovníku naučného (http://leccos.com/index.php/clanky): „Tenor, lat., nepřetržitý průběh; řada; smysl neb obsah (nějakého článku nebo spisu).“
  5. Jde o (poměrně starý) český překlad již z počátku 15. století (Čelakovský, ed., 1895, s. 482).
  6. Pouze pro zajímavost je vhodné uvést, že v popisované době byla Mží celá řeka od pramene až po ústí v dnešní Praze­‑Lahovicích (u Zbraslavi). Řeka byla Berounkou nazývána přibližně až v 17. století, šlo o úsek poblíž Berouna (říkalo se „řeka berounských“). Plzeňský kronikář Jan Tanner (/1623–1694/ – mj. významný člen jezuitského řádu a současník Bohuslava Balbína) jako Berounku označoval až tok za městem Berounem. V 18. století postupně docházelo k používání tohoto nového názvu i pro střední tok od Plzně. Za počátek Berounky byl postupně považován soutok Mže a Rakovnického potoka, později se začátek Berounky posunul až k soutoku se Střelou – nakonec pak k Úslavě.
  7. Pramen, -e m.: pramen, stružka, potůček; proud, tok; zdroj; větev, odnož, výhonek; větev rodu; provazec ze zkroucených vláken; vedení, vodítko; opora (http://vokabular.ujc.cas.cz /Malý staročeský slovník/); svaz plavidel, zvl. pramen vorů: rates; o drva k palivu do Prahy žádáme, aby tři plavy zjednal; aby plavci povinni byli to clo dávati z jednoho plavu anebo ploutvy, ale ne z každého voru… abych tři plavy lesu kúpil… dříví na tři prameny (http://vokabular.ujc.cas.cz /Staročeský slovník/).
  8. Viz poznámku č. 6.
  9. Les, -a, -u m.: les; dřevo, dříví; plavené dříví, vor (http://vokabular.ujc.cas.cz /Malý staročeský slovník/).
  10. Přědpověděný (adj. k přědpověděti): 1. [v textu] vpředu uvedený, výše zmíněný; [o osobě, místu] již jmenovaný, 2. v čem kým, ot koho ap. předpověděný, předem oznámený, prorokovaný; sr. přědřečený (http://vokabular.ujc.cas.cz /Staročeský slovník/).
  11. Pravděpodobně by v současné němčině šlo o Flutrinnen (povodňový kanál – sloužící k převádění velkých vod – etymologicky jde o spojení Flut /povodeň/ a rinnen /řinout se, téci/).
  12. Jak raný, tak i též (částečně) vrcholný středověk plně a bezezbytku pojednala Maříková (2005, s. 89–148).
  13. Listina byla vydána v Brně. V květnu téhož roku se Karel totiž nacházel spolu s Janem Jindřichem na Moravě (Spěváček, 1979, s. 146).
  14. Uvedený latinský text je poměrně obtížné přeložit (se znalostí pouze klasické latiny). Některé (v běžných slovnících obvykle nedostupné) výrazy (a jejich možné české ekvivalenty) proto (s ohledem na možné následné dohledání zvídavého čtenáře) poměrně podrobně níže uvádíme.
  15. Listina, zahrnutá do Liber vetustissimus Antiquae Civitatis Pragensis 1310–1518 (Pátková, ed., 2011, s. 346), je uvedena následovně: „Karolus, domini… regis Boemie primogenitus, marchio Morawie, fidelibus paternis et nobis dilectis… iudici, iuratis, totique communitati civium Maioris Civitatis Pragensis salutem cum plenitudine omnis boni.“ Emler (1892, s. 309) uvádí jen zkrácený (popisný) úvod: „Karolus, regis Boemiae primogenitus, marchio Morawiae, mandat juratis, civitatis Pragensis ut molendinis certam mensuram statuant.“
  16. Ve středověké latině výraz fidedignus označoval přibližně toho, kdo byl důvěryhodný – bylo možné mu plně věřit, byl ctěným, váženým a též pravdomluvným – šlo o důvěryhodnou osobu, která mohla vše rovněž dosvědčit věrohodným důkazem.
  17. Podle Kábrta (1996. s. 434) lze tento výraz přeložit do češtiny jako svědectví či svědeckou výpověď. V přeneseném smyslu pak ve středověku šlo i o důkaz (/der Beweis/ – možná též o argument nebo ústní či písemný doklad).
  18. Ve středověku tento výraz neoznačoval (v širším smyslu) občany – naopak (výhradně jen) měšťany.
  19. Výraz dictus (ve středověké latině často používaný) lze přeložit jako řečený, tento – resp. (výše) zmíněný (řečený).
  20. Podle příslušného slovesa (s ohledem na středověkou latinu) je zřejmé, že šlo o osoby, které měly dané nemovitosti v držbě.
  21. V daném kontextu jde o nedostatkyškody.
  22. V současné češtině tomuto výrazu (vyskytoval se /též i dosti zřídka/ pouze ve středověké latině) odpovídá adverbium často.
  23. Perpetior značí snášet, vytrpět, zakusit.
  24. Šlo o míru (výšku jezu) vymezenou, určenou či (pevně) stanovenou.
  25. Jde o ryze středověký výraz – bylo by možné jej přeložit ekvivalentem doposud.
  26. Šlo o často užívaný středověký latinský výraz – v dnešní češtině by značil ztrátu, újmu či škodu.
  27. Měl povinnost.
  28. Patřičným způsobem.
  29. Cupiō většinou značí (ve středověku v listinách) přát si (něco) – viz Smolová (2011).
  30. Ve středověké latině (v ablativní vazbě) – týkající se (něčeho).
  31. Huiusmodī (neskloňuje se) odpovídá zájmenu tento (Smolová, 2011).
  32. V daném kontextu jde o nedostatky (i nesnáze) – viz poznámku č. 21.
  33. Pražák, Novotný a Sedláček (1955 b, s. 430) uvádějí: „salūbriter, adv. (saluber) a) zdravě, ke zdraví, b) prospěšně, s prospěchem“.
  34. Kábrt (1996, s. 348): „prōvideō, ēre, vīdī, vīsum vidět vpřed, předvídat; být prozíravý, obezřelý; pečovat, starat se: providere rei publicae starat se o stát; obstarávat: frumentum exercitui providere obstarávat obilí pro vojsko“. Hledíková (2008) též uvádí: „de iuris remedio providere – postarat se o zjednání práva“. Toto sloveso bylo často používáno ve smyslu obstarat, zařídit někomu obročí (beneficium).
  35. Jde o (královského) rychtáře (Smolová, 2011; Čelakovský, 1921, s. 2).
  36. Ve středověku byli konšelé označováni latinským výrazem consules (nejdříve jen v listinách panovnických /Čelakovský, 1921, s. 13/). Stejné osoby jsou v pramenech nazývány též jako iurati (jurati), socii, gesworn – v německy psaných listinách pak lze nalézt především označení schep(p)fen [kmeti]. Přísežné ustanovoval vždy český král tím způsobem, že mu býval např. navržen třikrát větší počet nominovaných – král pak oficiálně jmenoval jen užší výběr (Tomek, 1892, s. 269).
  37. Viz poznámku č. 19.
  38. Kábrt (1996, s. 184): „fidēlis, e věrný, spolehlivý, oddaný; poctivý, upřímný; věřící, pravověrný“. Ve středověké latině především pak věrný, oddaný, věřící (Smolová, 2011).
  39. Zde spíše jen v přeneseném smyslu – tj. rodný, domácí (Hlušíková, 2009, s. 601).
  40. Kábrt (1996, s. 140): „dīlectus, a, um (vl. part. pf. pass. od dīligō) oblíbený, milý, drahý“. Ve středověké latině šlo především o synonymum ke cārus či amātus.
  41. Synonymum ke graviter (vážně, důležitě, významně, s vážností).
  42. Kábrt (1996, s. 273): „mandō, āre, āvī, ātum odevzdat, svěřit“. Smolová (2011): „mandō, āre, āvī, ātum – přikazovat, svěřovat“.
  43. Kábrt (1996, s. 306): „omnīnō celkem, vůbec, zcela, úplně, dočista; ovšem“. Hledíková (2008): „omnīnō – vůbec“.
  44. Klas. lat.: „grātia“. Kábrt (1996, s. 200): „grātia, ae, f. půvab, vděk, krása; oblíbenost, přízeň, vliv, vážnost; in gratia esse být v oblibě, v přízni; přátelství, láska; laskavost, milost; de gratia Dei z milosti boží; vděčnost, dík“. Smolová (2011): „gratia, ae f. – milost, dík“.
  45. Internetový slovník (http://www.zeno.org/Georges-1913) uvádí: „2. obtentus, ūs, m. (obtineō), die Behauptung [tvrzení, udržení, uhájení, zachování]“. Hlušíková (2009, s. 569): „obtentus, -ūs, m. /obtineō/ 1. obdržanie, udržanie, 2. tvrdenie“. Synonymem pro slovní spojení „sub obtentu“ však bylo „ratione [z důvodu, kvůli] alicuius rei [jakékoliv záležitosti]“.
  46. Podle Pražáka, Novotného a Sedláčka (1955 b, s. 363) quātenus značí pokud, jak daleko, až kam, ježto a též aby (spoj. účel. a snah. /v pozdní a středověké latině/). Hledíková (2008): „quatinus, quatenus – (spojka účelová) aby“, „precipere, quatenus – nařizovat, aby“.
  47. Smolová (2011): „fretus sum aliqua re – spoléhám na něco, zakládám si na něčem“. Samotné adjektivum fretus značí: důvěřující, spoléhající se, mající oporu, jistý. Smolová (2011): „fretus + abl. – spoléhaje na“.
  48. Kábrt (1996, s. 47): „… auctoritate regia – z moci královské“. Pražák, Novotný a Sedláček (1955 b, s. 392): „regia, ae, f. a) královský palác, královský hrad, sídelní město, královské sídlo; někdy jen královský stan, b) královský dvůr, královská rodina, královská hodnost“ (poznámka: též i königliche Herrschaft /vláda, vladařství, panování/).
  49. Smolová (2011): „auctoritās, ātis – f. vážnost, pravomoc“, „auctoritate regis Bohemiae – z pravomoci krále českého“, „iussu et auctoritate – z rozkazu a moci úřední“.
  50. Kábrt (1996, s. 89): „commūnis, e – společný, obecný“.
  51. Hlušíková (2009, s. 514): „… 2. verejnosť, verejné dobro: in medium aliquid proferre niečo vyhlásiť na verejnosti, verejne oznámiť, in medio ponere predostrieť na verejné rozhodnutie… res in medio posita spoločný majetok“.
  52. Smolová (2011): „invenio, ire, veni, ventum – najít, nalézt, shledat, vynalézat“. Zachová (1994, s. 82): „inveniō, īre, vēnī, ventum – najít, shledat, vynalézat“.
  53. Hledíková (2008): „absque dilacione – bez odkladu“. Smolová (2011): „ulteriori dilacione postergata – bez dalšího průtahu“.
  54. Pražák, Novotný a Sedláček (1955a, s. 741): „iūstitia, ae, f. (iustus) spravedlnost, spravedlivost, spravedlivé jednání“. Smolová (2011): „iustitia – spravedlnost“. Internetový slovník (http://www.zeno.org/Georges-1913) navíc ještě uvádí: „iūstitia, ae, f., I) subjektiv = die Gerechtigkeit, das Billigkeitsgefühl, die Billigkeit, – II) objektiv = das Recht als Inbegriff [ideál, souhrn, úhrn] der Gesetze“.
  55. Kábrt (1996, s. 184): „fidēs, eī, f. víra, důvěra: fide maius věc větší než víra, přesahující víru, víře nepodobná; habere fidem mít důvěru, dávat víru; věrnost, oddanost, poctivost, čest, svědomitost: bonae fidei (gen.) esse být čestný, svědomitý; cum fide poctivě, čestně… věrnost, pravdivost, hodnověrnost, jistota, důkaz; ex fide podle pravdy, hodnověrně…“.
  56. Hledíková (2008): „impendare et superimpendari – vynaložit (úsilí) a vynaložit i sám sebe“. Smolová (2011): „impendo – vynaložit“.
  57. Zachová (1994, s. 83): „iuxtā vedle, podle“. Smolová (2011): „iuxta + 4. p. – podle, vedle“. Velmi podrobný internetový latinsko­‑německý slovník (http://www.zeno.org/Georges-1913) též uvádí: „iūxtā (verwandt mit iungo)… nach, gemäß“.
  58. Viz poznámku č. 24.
  59. Lexer (1872, s. 1 774): „künic, künec, -ges… König… syncop. künc, md. kunic, kunig mit voller endung kuninc, kuning…“ (viz též Bok, 1995, s. 88).
  60. Bok (1995, s. 160): „ze, praep. – v, k“. Lexer (1876, s. 1 036): „ze, zuo… räuml. bezeichnet es ein räumliches Ziel der Bewegung od. ein Ziel unräumlicher
    u. unsinnlicher tätigkeit sowie den Punkt des Verweilens: zu, in, an, bei“.
  61. Lexer (1872, s. 1 782): „… kunt tuon – ohne od. mit dat. bekannt machen, sagen, zeigen, zuteil werden lassen…“. Viz též kuntlichen = zřejmě, veřejně (Bok, 1995,
    s. 88).
  62. Lexer (1876, s. 146): „offen­‑lich adj. – offenbar, allen wahrnehmbar oder verständlich, unverholen…“. Bok (1995, s. 103): „offenlich, adj. – veřejný“.
  63. Lexer (1872, s. 57): „ane, an… 2. präp. a, räumlich: an, auf, in, gegen (mit dat. od. accus.), b, zeitlich: in, an (mit dat.), bis an (mit accus.), auch bei zeitl. adv. an heute heute, an gestern gestern, c, abstracte Verhältnisse ausdrückend (mit dat. od. acc.): an, in, von, mit…“.
  64. Bok (1995, s. 47): „brief, der – listina“.
  65. Bok (1995, s. 152): „fur, für, praep. – pro, za“.
  66. Bok (1995, s. 119): „sint (seit, seint, sent)… poté, potom; od; potom co; když; protože“.
  67. Ve středověku existovala u tohoto slovesa velmi různorodá transkripce (Lexer, 1872, s. 1 668–1 669).
  68. Lexer (1872, s. 949): „ge­‑trûwen, ge­‑triuwen, ge­‑triwen, ge­‑trouwen, getrawen… glauben, anvertrauen; zutrauen, creditieren; sich zutrauen“. Bok (1995, s. 70): „getreu (getrawe, getrewe), adj. – věrný“.
  69. Rychtář (Bok, 1995, s. 110). Byl též i předsedou sboru přísežných (Tomek, 1892, s. 271).
  70. Viz poznámku č. 36.
  71. Lexer (1872, s. 949): „danne, denne, dan, den… daher, deshalb, davon; woher, weshalb, wovon“.
  72. Kvůli.
  73. Bok (1995, s. 66): „… obecný, všeobecný, obecní“.
  74. Bok (1995, s. 102): „nutz, der – užívání, užitek, požitek, majetek“.
  75. Internetový slovník (http://woerterbuchnetz.de/): „lâzen… lassen“. Lexer (1878, s. 293): „lâzen… mit einem verabreden“.
  76. Lexer (1872, s. 949): „ge­‑nant, ge­‑nante part. adj.; genannt, bestimmt“.
  77. Tomek (1892, s. 607): „Václav Rokycanský 1337–1342“ (některé níže uváděné Tomkovy české verze /překlady/ působí /bohužel/ mnohdy velmi „násilným“ dojmem).
  78. Tomek (1892, s. 611): „Menhart syn Olbramův“ (všichni následně jmenovaní přísežní /konšelé, kmeti/ existovali v období 24. 1. 1340–21. 3. 1341 /tedy v době sepsání zde pojednávané královské listiny s datem 23. 12. 1340/).
  79. Bok (1995, s. 123): „sun, der – syn“ (tj. der Sohn).
  80. Tomek (1892, s. 611 /následně uváděná jména se nalézají tamtéž/): „Václav syn Albrechtův“.
  81. Mikoláš Rost.
  82. Petr z Nymburka (dle našeho názoru se zde Tomek mýlí – křestní jméno Peschyl /Peschel/ spíše souvisí s francouzským Pasquale /viz http://www.vorname.de/ – šlo možná o kolonistu až z Alsaska). Internetová databáze (http://www.beliebte­‑vornamen.de/) uvádí: „Peter (Petter, Petterlen, Peyr, Pett)“.
  83. Eiblin Wacinger (opět si s Tomkem dovolíme nesouhlasit – Eiblin je spíše ženským jménem).
  84. Mertlin Matoušův z Chebu. Databáze (http://www.beliebte­‑vornamen.de/) pak podrobně uvádí: „Martin (Mertin, Mertein, Merten, Marten, Mertten, Marte, Merte, Mertlin, Merthein, Mertlein, Marthes)“.
  85. Wolflin od Kamene. Internetová databáze (http://www.beliebte­‑vornamen.de/): „Wolff (Wolf, Wolfflin, Wölfflein, Wolffel, Wollff, Wolfflein)“.
  86. Tomáš Černý.
  87. Jakeš Bavor.
  88. Meinlin Rokycanský.
  89. Oldřich syn Jana kraječe suken. (Tomek /1892, s. 611/ – též i poznámky výše). Databáze (http://www.beliebte­‑vornamen.de/): „Ulrich (Ullrich, Ullrych, Ulrych, Ul, Ullin, Ull, Ulle, Ullen, Ullein, Urrich)“.
  90. Internetový slovník (http://woerterbuchnetz.de/): „gewantsnîder – Tuchausschneider, Tuchhändler“. Šlo o tzv. kraječe suken (obchodníka) – prodávajícího převážně drahá dovážená sukna (Tomek, 1892, s. 335).
  91. Písař uvedené listiny má v mnoha případech „rozkolísaný“ pravopis – viz poznámku č. 79.
  92. Viz poznámku č. 36.
  93. Bok (1995, s. 47): „burger, der – měšťan“.
  94. Bok (1995, s. 39): „bekennen, v. – vyznat, vyznávat“. Podrobněji pak Lexer (1872, s. 163): „be­‑kennen… kennen, erkennen… Bescheid wissen, zur Erkenntnis kommen“.
  95. Opět nejednotnost pravopisu – viz poznámku č. 91.
  96. Lexer (1872, s. 759): „prüeven, brüeven, brüefen… beweisen, erweisen, dartun, schildern; bemerken, wahrnehmen; erwägen, schätzen (taxare); berechnen, nachzälen, zälen; erproben; erwägend veranlassen, hervorbringen, anstiften, zurecht machen, bewirken, rüsten u. schmücken entwickelt haben“. Etymologicky lze doložit (přes starofrancouzštinu) vznik z latinského probare [též i zkoumat, prozkoumat].
  97. V současné němčině značí das Gebrechen chorobu, nedostatek, neduh, závadu. Bok (1995, s. 63): „gebrechen, das – nedostatek, špatný stav, škoda“. Lexer (1872, s. 759): „ge­‑brëchen stn. not [potíž, bída, nedostatek, nezbytnost, nouze, trápení, těžkost], mangel [nedostatek, vada, závada, defekt, deficit]“.
  98. Bok (1995, s. 91): „leiden… snášet, trpět“.
  99. Lexer (1876, s. 1 721): „umbe präp. u. adv. – auch unbe, umb, ump, ümbe, umme ümme, um üm… 1. präp. mit acc. um, im kreise, räuml“.
  100. Bok (1995, s. 101): „nieren, nierent, nirgent, adv. – nikde; nikam; nirgen anders nikam jinam“.
  101. Bok (1995, s. 95): „mass, die – míra; máz…“. Lexer (1872, s. 2 064): „mâz stn. – eine bestimmte quantität“.
  102. Lexer (1872, s. 449): „dôr =dô“. Lexer (1872, s. 449): „dô adv. temp. bisweilen duo u. seit dem 14. Jh. oft mit dâ verwechselt; allgem. u. zwar 1. demonstr. da, damals, darauf; einen gegensatz einführend: aber, doch; oft nur den Fortschritt der Rede bezeichnend; 2. relat. als; dôr als er, dôs als sie; 3. fragend wie dô? wie nun?“. Bok (1995, s. 50): „do, adv. konj. – tehdy, kdy, kde, když“.
  103. Dle všeho jde o středohornoněmecké inne. Lexer (1872, s. 1 438): „inne räuml. adv. ine… als präpos. mit gen. innerhalb: inne des, demonstr. u. relat. indessen, unterdessen…“.
  104. Lexer (1876, s. 810): „schul = schulde“. Lexer (1876, s. 810): „schulde, schult… ist im allgemeinen das Verhältnis dessen, der für etwas als urheber einsteht, daher entweder die Verpflichtung zu Busse, Ersatz, Strafe oder auch das Verdienst: Verpflichtung etw. zu geben, das zu gebende, Geldschuld (zu zalende od. zu fordernde), lat. debitum“. Bok (1995, s. 116): „schuld, die – závazek, dluh, vina“.
  105. Bok (1995, s. 73): „greifen (an etwas) – sáhnout na něco, napadnout něco – greifen (in etwas) zasahovat do něčeho…“
  106. Internetový slovník (http://woerterbuchnetz.de/): „ge­‑dûren, ge­‑tûren – aushalten, stand halten“.
  107. Lexer (1878, s. 433): „vol, volle, vollen adv. vollständig, gänzlich“.
  108. Způsobit (něco).
  109. Každý, kdokoliv.
  110. Evidentně jde o současné německé sloveso bebauen.
  111. Otázkou zůstává, kolik přestupníků bylo skutečně potrestáno. Listina má datum 23. 12. 1340. Lze předpokládat, že sbor byl ustanoven až někdy v průběhu jara či léta 1341. Hned na počátku následujícího roku (3. 2. 1342) byl Juditin most stržen extrémní povodní (Svoboda, Vašků a Cílek, 2003, s. 185–187). Samozřejmě nejen on – i většina mlýnů a jezů (mnohem podrobněji než výše uvedená publikace o této etrémní události pojednává Tomek /1892, s. 579–580/). Na závěr této poznámky si dovolíme uvést vlastní „historickou anekdotu“ – přestupníky následně již nikdo z konšelů trestat nemusel (vše plně zařídil „ten nahoře“).
  112. Pokuta uložená konšely napoprvé činila 10 kop – tj. 600 (60×10) pražských grošů („… so sol der schuldig czehen schok grozzer zvm ersten mal zv puez geben an dye stat“). Po další (druhé /opakované/) stížnosti (pokud nebylo původní rozhodnutí dodrženo) se pokuta zvýšila na hodnotu 1 200. Napotřetí pak musel viník zaplatit 1 800 pražských grošů – byl mu též konšely (ve stejném roce) zcela zakázán i provoz mlýna.
  113. Viz poznámku č. 6.
  114. Kniha privilegií Staroměstských č. 202 list 14 v Archivu hlavního města Prahy za nápisem: „Vejklad téhož privilegium na česko“. Jiný český překlad uveřejnil Pelzel – též jiný je v knize Novoměstských privilegií č. 331 (Čelakovský, ed., 1886, s. 142).
  115. Dovolíme si, pro zajímavost, uvést původní středohornoněmecké znění úvodní části této listiny: „Wir Karln von gotes gnaden Romischer keiser, zu allen czeiten merer des reichs und konig zu Beheim…“. Tomu ve středověké latině odpovídala tato sekvence: „Karolus (Carolus) quartus divina favente clemencia Romanorum imperator semper augustus et Boemie rex…“.
  116. Tento pozdější překlad listu, jehož původní latinský text se nezachoval, byl zapsán do novoměstské pamětní knihy č. 332 na str. 173 (uložen v Archivu hlavního města Prahy) za nápisem: „Fundace a vejsada mlejncův na loděch“ (Čelakovský, ed., 1886, s. 173).
  117. Na tento text již dříve upozornil Jičínský (1870, s. 70–71). Uvedený autor správně dovodil, že vodní toky musely být i v této době (14. stol.) převážně soukromým majetkem dědin, na jejichž území se nalézaly. O jakémkoliv veřejnoprávním pojetí menších vodních toků není proto možné v této době ještě hovořit.
  118. Tento článek má latinský název: „De custodia silvarum, quae succisae furtum ducuntur per aquas“. Je možné jej přeložit následovně: „O péči o stromy (klády), které (již) poražené jsou tajně (/pokradmu/ zloději) po vodách (vodních tocích – řekách) splavovány“.
  119. Původní latinský text (Palacký, ed., 1844, s. 137) je následující: „Purggravios seu castellanos nostros castrorum infra scriptorum, super labentia flumina regni situatorum, curam vigilem et custodiam die noctuque habere volumus diligentem, ut ligna quaeque vel arbores, quae plurimae in silvis nostris subreptae per eadem flumina duci percepimus, et demum, nostra conscientia inconsulta, verti in utilitates proprias privatorum, in camerae nostrae dispendium et gravamen. Cum igitur territorium et districtum castri, cui quisque praeest, pervenerint, per eos vel per alios, quos ad id duxerint deputandos, intercipiantur, et arrestentur, simul et personae quaecunque ducentes ligna et arbores supradictas; et statim facta nobis conscientia speciali, tamdiu eas teneant arrestatas, donec a nobis aliud habuerint in mandatis; nisi patentes literas nostras ostenderent, aut alia intersigna, ad haec specialiter deputata, per quas forte illis majestas regia concesserit eas arbores deducendas; poena imminente castellanis praedictis, si scienter permiserint transire arbores aliquas sive ligna contra mentem ordinationis praesentis, amissionis officli et dupli restitutionis in fiscum valoris sic dictarum arborum vel lignorum. Si vero negligenter et ignoranter, poena dupli tantummodo feriatur; poenis aliis, contra caedentes vel ducentes arbores sive ligna statutis, firmis manentibus atque fixis.“
  120. S ohledem na možného zvídavého čtenáře (pro snadnější porovnání všech jazykových verzí) si dovolíme uvést i současný dostupný překlad uvedené pasáže (Karel IV., Mašek, ed. a Bláhová, ed., 2003, s. 206–207 /po našich drobných úpravách/): „Chceme, aby naši purkrabí či kasteláni níže uvedených hradů, nalézajících se na tekoucích řekách království, věnovali bdělou a svědomitou pozornost, ve dne i v noci, veškerým kládám či stromům, které, jak jsme se doslechli, se v hojném počtu, ukradené v našich lesích, po těchto řekách přepravují a potom se přemění, bez našeho vědomí, v osobní zisk soukromníků ke škodě a tíži naší komory; když se tedy dostanou na území nebo do oblasti hradů, jimž oni vládnou, nechť jsou od nich nebo od jiných, které se k tomu rozhodnou určit, zachyceny a zadrženy; a zároveň i všechny osoby, které řečené klády a stromy přepravují; ať nám ihned, zvlášť kvůli tomu, dají vědět a ať je zadržují tak dlouho, dokud od nás neobdrží nějaký jiný příkaz, pokud by tyto osoby neukázaly náš otevřený list nebo jiná, výhradně k tomu určená, poznávací znamení, jimiž jim královský Majestát povolil tyto stromy přepravit; avšak dopustí­‑li se toho z nedbalosti a neznalosti, bude postižen pouze trestem dvojnásobku; ostatní tresty, určené těm, kdo kácejí nebo přepravují stromy, zůstávají pevné a neměnné.“
  121. Viz poznámku č. 9.

 

 

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Nakolik lze považovat projevy změny klimatu na území České republiky za závažné?

Nejdříve je třeba si uvědomit, že vyhodnocení klimatického režimu nelze dělat na základě jednoho roku, ale při srovnávání delších období. V klimatologii se většinou pracuje s třicetiletým obdobím, pro něž se vyhodnocují normály a dlouhodobé průměry. Pokud bychom ale chtěli vyhodnotit, zda a jak se mění režim výskytu extrémních jevů, a zvláště to platí u povodní, tak nevystačíme ani s těmi třiceti lety a potřebovali bychom pro přijetí seriózních a robustních závěrů ještě delší řady pozorování.

Z pozorování vyplývá, že se jednoznačně zvýšila teplota vzduchu. Například počet měsíců, které jsou vyhodnoceny jako teplotně podprůměrné, je minimální. Naopak v období let 1994 až 2013 u nás celkem napršelo asi o 820 mm, tedy o 6 % více, než by odpovídalo průměrné hodnotě. Dvacet let jsme tedy žili v teplejším a vlhčím období s několika povodněmi. Domnívám se však, že v případě srážek nejsme v tuto chvíli schopni říci, zda jde o přirozený výkyv, kterých v minulosti byla celá řada, nebo počátek trvalé změny.

Mimochodem z hlediska hydrologické bilance jsou to velmi zajímavé skutečnosti. Vyšší teplota znamená vyšší evapotranspiraci a ta zatím byla, zdá se, do značné míry kompenzována větším množstvím srážek. Co se stane, pokud se srážky navrátí k normálu? Naroste negativní bilance a vody v dalších částech vodního cyklu, v tocích, v půdě, v podzemí zákonitě ubyde.

Jaké jsou nynější důsledky této změny ve srovnání s historickými hydrologickými událostmi na území České republiky?

Popravdě řečeno, pokud jde o hydrologické extrémy, tak při pozornějším pohledu do minulosti zatím dokážeme pro současné události najít analogie – některé byly stejně velké, nebo ještě extrémnější. Například o něco delší epizoda přívalových povodní podobná roku 2009 nás postihla v roce 1875, extrémní sucho podobné 2015 zažili naši předci například v letech 1947 či 1874. I k povodni 2002 nalezneme analogii, která pochází z roku 1432.

Pokud jde o srážky, pak nepřekonané extrémy denních srážek jsou z července 1897, kdy v Jizerských horách napadlo 345 mm. Uvádí se, že při známé povodni 1872 v povodí Berounky v Mladoticích napršelo 232 mm za 90 minut. Tento údaj sice není ověřitelný, ale výsledná povodeň na neobvyklé srážky ukazuje. Naopak pokud jde o teploty, velký počet denních rekordních maxim i absolutní změřené maximum 40,4 °C pochází z posledních desetiletí.

Do jaké míry se potvrzují změny scénářů klimatu a který z řady scénářů se v tuto chvíli jeví jako nejpravděpodobnější?

Jednou z charakteristik projekcí změny klimatu je skutečnost, že jednotlivé scénáře se začínají vzájemně rozbíhat až později v průběhu 21. století, takže pozorovaný průběh řad hydrometeorologických prvků zatím nemůže sloužit jako potvrzení větší pravděpodobnosti některého scénáře či scénářů. Navíc pokud bychom se zaměřili na naše území, pak platí, že klimatické modely zatím nedokáží dost věrně fyzikálně reprodukovat řadu prvků a jevů v regionálním a lokálním měřítku, platí to především pro srážky, ale třeba i pro vlhkost vzduchu nebo rychlost větru. Výsledky jejich simulací jsou proto „opravovány“ statistickými postupy, aby odpovídaly pravděpodobnosti pozorovaných dat v referenčním období, a pro scénáře budoucích změn se uvažuje spíše s relativními rozdíly mezi simulacemi. To je postup akceptovatelný pro klimatologii, ale pro hydrologii znamená řadu problémů. A to hlavně v podobě narušení fyzikálního mechanismu vodní a energetické bilance. Abych to ozřejmil, pokud například model simuluje méně srážek než ve skutečnosti padá, bude pravděpodobně simulovat i menší výpar a tím menší vlhkost vzduchu a následně jinou teplotu vzduchu, čímž zpětně ovlivňuje simulaci výparu. Každý z těch prvků dokážeme statisticky korigovat, ale taková korekce nezaručuje, že budou po korekci dávat smysl i jejich vzájemné vazby. V tomto ohledu je před oborem klimatického modelování ještě spousta práce.

No a aby toho nebylo málo, tak v našich geografických podmínkách jsou předpokládané změny srážek velmi nejisté, na severu Evropy by měly spíše narůstat, na jihu spíše klesat, my jsme v přechodové zóně s velmi nejistým trendem. Čili opravdu nedokážeme nyní nějaký scénář zcela potvrdit či vyloučit.

rozhovor-1

Která území jsou z hlediska projevů hydrologických extrémů nejohroženější?

Podle mne v tomto hrají roli dva faktory. Předně, čím podrobnější měřítko použijeme, tím větší je riziko potenciálních dopadů. Jinými slovy, pokud se budeme dívat na konkrétní lokalitu, tak relativní dopad jakýchkoliv změn, ale i přizpůsobení zde bude větší než v měřítku celého státu. A za druhé, nejohroženější jsou ty oblasti, které již dnes vykazují ohrožení určitými projevy působení klimatu na krajinu, vodní cyklus či společnost. Pokud bych měl být konkrétní, uvedl bych dva případy. Prvním z nich je často zmiňované Rakovnicko, kde se již dnes projevuje nedostatek vody v důsledku velmi negativní bilance srážek a výparu. V tomto případě další nárůst teploty při stejných nebo i jen o málo menších srážkách může být kritický pro užívání vody či některé ekosystémy, protože už nyní jsme zde s vodou takříkajíc na hraně.

Druhým příkladem jsou městské aglomerace, kde je při letních vlnách veder teplota výrazně zvyšována městským tepelným ostrovem, nedostatkem zeleně, vodních prvků a přemírou asfaltu. Jakákoliv změna v extrému teploty či přívalových srážek zde znamená negativní dopady na zdraví obyvatel nebo na odvod vody kanalizací, navíc vzhledem k velké koncentraci lidí a aktivit je zde pochopitelně největší zranitelnost.

Předpokládáte, že současné relativně mírné zimy a horká suchá léta budou jedním z typických projevů klimatu a budou nastávat pravidelně?

Podle mne jsou právě uvedené dva jevy těmi nejpravděpodobnějšími projevy změny klimatu. Pokud jde o mírné zimy, pak je jednoznačně změna vidět třeba ve srovnání s chladnějším 19. stoletím. Tehdejší zimy byly chladnější, trvaly déle a přinášely často množství sněhu i do nižších poloh, toky zamrzaly mohutnou vrstvou ledu. Výsledkem byly časté velké jarní povodně. Třeba Vltava v Praze zažila stoletou jarní povodeň v letech 1845 a 1862. Od té doby došlo k jasné změně, kdy ty největší povodně se zde vyskytují v letním období, jmenujme „stoleté“ povodně 1890 a 2002. Velké zimní povodně jsou dnes zkrátka méně pravděpodobné, což mimochodem ukazuje na skutečnost, že riziko povodní má smysl řešit i v kontextu ročního období a vůbec konkrétního času, uvědomme si například, že řešení následků povodně v únoru či březnu je jiné než v létě, potřebami evakuovaných počínaje, riziky druhotných dopadů na zdraví třeba v podobě prochladnutí a například rychlostí vysoušení objektů konče.

Která opatření jsou z hlediska zmírnění dopadů hydrologických extrémů podle vašeho názoru nejúčinnější?

Nejúčinnější jsou opatření, která jsou řešena komplexně v kontextu celého povodí. Musí tedy jít o vhodnou kombinaci přírodě blízkých opatření v krajině, technické ochrany sídel a zvyšování prevence a připravenosti, např. v podobě plánů či předpovědí a výstrah. Řada věcí se udělala v minulosti dávnější i nedávné, největší deficit tak v současnosti v případě povodní vidím ve stavu půdy a krajiny a její schopnosti vsakovat a zadržovat vodu a naší stále nedostatečné schopnosti jít vodě z cesty tam, kde se vylévá a vylévat vždy bude. Pořád stavíme nové objekty v záplavovém území, místo abychom z něj existující objekty spíše odstraňovali.

V případě sucha je to trochu něco jiného, tam máme rezervy mnohem větší. Předně je třeba si uvědomit, že na zmírnění sucha v půdě a v krajině je třeba hledat trochu jiná opatření než na zajištění vody v tocích a nádržích. Navíc tady nemáme ani úplně jasno z hlediska plánu, prevence a připravenosti, takže je jedině dobře, že se v tomto ohledu začaly hýbat ledy a sucho se dostalo do povědomí nejen vodohospodářů, ale i politiků, médií a veřejnosti.

V jakých oblastech by ČHMÚ měl rozvíjet svoje aktivity v návaznosti na probíhající změny klimatu?

Roger Pulwarty z americké NOAA v jedné své prezentaci uvedl, že dlouhodobý monitoring je nezbytným předpokladem pro vytvoření výstražného systému. To si myslím velmi dobře vystihuje i roli ČHMÚ. Tedy zásadním úkolem pro nás je udržet kontinuity pozorování hydrometeorologických prvků tak, abychom vůbec dokázali variabilitu a změnu klimatu identifikovat, popsat a vyhodnotit. A na to navazují všechny naše další úlohy včetně zpracování hodnot návrhových průtoků a zajištění předpovědní povodňové služby a výstrah. Všechny obory činnosti se snažíme postupně zdokonalovat a rozvíjet, protože je vidíme jako nutnost pro adaptace nejen z hlediska změny klimatu, ale jako nezbytné i pro adaptace při současném stavu. Někteří lidé si úplně nespojují to, že naše snaha zlepšit povodňovou ochranu či zvládání sucha je vlastně klimatická adaptace. Ale je to tak, že ani na současné podmínky nejsme plně adaptováni, tedy povodně, když se vyskytnou, tak působí škody, sucho má také své dopady. Výhoda je, že cokoliv děláme pro řešení současného stavu, automaticky pomáhá i při změněném klimatu a není třeba tak naše aktivity v tomto smyslu nějak rozdělovat nebo chápat odděleně.

Ale abych uvedl něco konkrétního, tak osobně se domnívám, že potenciál pro rozvoj je v oblasti pravděpodobnostních sezonních predikcí a jejich dopadů v oblasti hospodaření s vodou.

Do jaké míry zapadají kroky České republiky do celosvětové adaptační politiky?

V rámci cílů udržitelného rozvoje OSN jsou pro nás relevantní zejména adaptace vůči přírodním katastrofám spojeným s klimatem, implementace aktivit do národních politik a zlepšení osvěty. Takže to jsou přesně oblasti, kam logicky směřuje i úsilí na národní úrovni. Mimochodem v loňském roce vláda schválila Strategii přizpůsobení se změně klimatu a nyní probíhá zpracování Národního adaptačního plánu. V jeho rámci jsou všechny výše uvedené aspekty reflektovány a navíc ze čtyř tematických pracovních skupin, které zpracovávaly podklady pro plán, byla jedna zaměřená na sucho, jedna na povodně a jedna na další extrémní jevy. Tedy je zřejmé, že vnímáme vodu jako stěžejní faktor působení klimatu na naši společnost, a to je myslím dobře.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Přestože Evropská komise dne 29. června letošního roku rozhodla o dočasném prodloužení používání chemických přípravků obsahujících herbicidní látku glyfosát po dobu 18 měsíců, prosazuje Sdružení oboru vodovodů a kanalizací ČR, z. s. (SOVAK ČR), i Evropské sdružení vodohospodářských společností (EurEau) co nejrychlejší úplný zákaz glyfosátu.

sovak

Takový zákaz by výrazně zvýšil kvalitu povrchových vod v rámci celé Evropské unie včetně České republiky. Do povrchových vod se glyfosát dostává splachem pesticidů z polí a pokud jde o zdroje pitné vody, musí se taková voda upravovat v úpravnách vod. Nejvyšší obsah glyfosátu v povrchových vodách byl zjištěn ve Švédsku (370 µg/l), Irsku (186 µg/l) a v Belgii (139 µg/l). Přestože situace v České republice není tak závažná, SOVAK ČR plně podporuje úplný zákaz dalšího používání glyfosátu a podporuje i stanovisko, že podmínkou zákazu použití glyfosfátu bude uvedení alternativních přípravků, které nebudou vykazovat obdobně závažné dopady na zdraví člověka jako glyfosát.

Důvodem prodloužení doby uvádění glyfosátu na trh v zemích Evropské unie je možnost provést do druhé poloviny roku 2017 další hodnocení rizik pro zdraví lidí prostřednictvím Evropské agentury pro chemické látky (ECHA) v Helsinkách. Toto hodnocení by mělo potvrdit nebo vyvrátit dřívější závěr Evropského úřadu pro bezpečnost potravin (EFSA), že existující vědecké studie nesvědčí o karcinogenních vlastnostech glyfosátu. Stejný názor jako EFSA vyjádřil i Společný panel pro rezidua pesticidů FVO/WHO (Potravinový a veterinární úřad/Světová zdravotnická organizace).

Dočasné prodloužení je doplněno i řadou dalších podmínek, mezi které patří to, že glyfosát nesmí být kombinován v přípravcích s látkou POE­‑tallowamine, musí být minimalizováno použití glyfosátu ve veřejných parcích, dětských hřištích a zahradách i agrochemické použití před sklizní.

Již v současné době je ale podle poznatků SOVAK ČR možné využívat při hubení plevelů (což je hlavní důvod používání glyfosátu) jiných, nechemických metod. Jednou z nich je horkovodní hubení plevelů aplikací tlakové vody o teplotě 98 stupňů Celsia. Tato metoda jednak zabraňuje dalšímu růstu kořenových balů, umožňuje ale také odstraňovat i další znečištění z ošetřovaných veřejných ploch, které by jinak technicky nebylo možné likvidovat (například žvýkačky). Pilotní projekt probíhá v současné době v městské části Praha 12 ve spolupráci s Pražskými službami, a. s.

SOVAK ČR proto doufá, že i další uživatelé látek s obsahem glyfosátu přejdou na tuto efektivnější a pro vodu výrazně příznivější variantu řešení problémů s hubením plevelů.

Za technickou správnost odpovídá: Ing. Filip Wanner, Ph.D., SOVAK ČR

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Odborníkům to není třeba opakovat, ale laická veřejnost o tom nemá tušení. V Čechách je nedostatek vody a trend, který je spíše nepříznivý, bude s nejvyšší pravděpodobností pokračovat i v budoucích letech.

Běžný Čech je nicméně letos v pohodě, protože dost prší, tráva na jeho zahradě je víceméně zelená a na jeho oblíbeném koupališti je dostatek vody. Voda tekoucí z kohoutku je pro něj naprostá samozřejmost. Ani ho nenapadne se zamyslet nad tím, co pro nás voda znamená, jakým způsobem s ní zacházíme a jak si s vodou „stojíme“. Podobné informace v dlouhodobé atraktivní podobě jsou k dispozici minimálně. Nemluvím tady o nárazových zprávách v médiích, které mají zvýšit prodaný náklad dramatickými obrázky povodní nebo sucha, ale o relevantní komunikaci a nenásilné edukaci. Slovy režiséra Petra Krejčího, autora nového pořadu České televize Krajinou domova: „Naši předkové věděli o vodě a krajině mnohem víc, než víme my dnes. Zřejmě těch informací objemově nebylo tolik jako nyní, nebyly podpořené vědeckými studiemi, ale zato vycházely ze staleté zkušenosti.“

Právě na tuto zkušenost, na tyto znalosti a na tento zájem o vodu – esenci všeho živého na zemi – si dala za úkol navázat nezisková organizace Voda základ života, která spustila stejnojmenný portál www.vodazakladzivota.cz. Jeho cílem je představit důležitost vody a její atributy nenásilnou formou, která bude pro veřejnost dostatečně atraktivní. Informace pro laickou veřejnost budou představovány populární formou tak, aby vyvolaly přirozenou zvědavost. Proto se na portále dají shlédnout zajímavosti od základních dat o vodě, přes názory osobností až k aktuálním tématům, jako je například sucho. Kromě textů a obrázků jsou na portále také poprvé k dispozici unikátní videa ze stavby našich velkých vodních děl. Řada z nich totiž nebyla ještě nikdy zveřejněna a až nyní se budou v pravidelných intervalech premiérově objevovat online. Zájemci tak získají jedinečnou příležitost vidět i desítky let staré, nikdy nepublikované dokumenty o stavbách našich významných vodních děl, vývoji českých řek a dalších zajímavých tématech. Postupem času se bude obsah samozřejmě dále rozšiřovat.

V dnešní době je ovšem potřeba mít nejen kvalitní web se zajímavým obsahem, ale také komunikovat v místech, kde informace proudí ke správným adresátům. Šlo by to popsat rčením: když nejde Mohamed k hoře, musí hora k Mohamedovi. Nečekat, až návštěvníci přijdou na stránky, ale být tam, kde se relevantní čtenáři skutečně vyskytují. Dnes to už nejsou weby, které slouží spíše jako platforma k agregaci dat, ale především sociální sítě. Proto Voda základ života je aktivní na klíčových sociálních sítích: Facebooku s kompletním obsahem, Instagramu s fotografiemi a v neposlední řadě na YouTube s již dříve zmiňovanými videi.

Aby byl projekt nejen udržitelný, ale především po všech stránkách na patřičné úrovni, dochází na něm k propojení tří oblastí: odborné/vědecké, komerční a neziskové. Patronem projektu se tak stalo Ministerstvo životního prostředí, odbornými garanty pak Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, Český hydrometeorologický ústav a Povodí Vltavy, jejichž pracovníci se podílí odbornými znalostmi na relevanci a správnosti obsahu portálu.

Firmy podporují tuto aktivitu nejen finančně, ale i tématy z praxe, která jsou velmi inspirativní. Portál Voda základ života tak vznikl díky generálnímu partnerství společnosti HEINEKEN, která se již delší dobu zajímá o problematiku zásob vody nejen v Česku (stojí například za projektem Naše mokřady – www.nasemokrady.cz, který byl oceněný v rámci soutěže TOP odpovědná firma jako environmentální projekt roku 2015). Významně se podílejí společnosti Úpravna vody Želivka, ČEZ, Skanska, TÜV SÜD nebo DHI.

A v neposlední řadě je tu neziskový sektor, se kterým chce Voda základ života v dlouhodobém horizontu aktivovat dobrovolnické projekty a podporu neziskového sektoru obecně. Partneři, kteří se zapojují do aktivit týkajících se vody, jsou: Člověk v tísni, Český svaz ochránců přírody a Byznys pro společnost.

Dohromady tak vzniká harmonický celek, který postupně začíná profesionálně předávat relevantní informace veřejnosti. Do budoucna autoři projektu věří, že se bude stále více zlepšovat informační úroveň a rozšiřovat edukativní role.

 

Ing. Jiří Hauptmann

hauptmann

Voda mě zaujala díky mému působení ve společnosti HEINEKEN, kde je považována za jeden z pilířů trvale udržitelného rozvoje. Díky tomu jsem se o vodu a všechny souvislosti s ní spojené začal zajímat intenzivněji a po čase jsem si uvědomil, že na to, jak je voda pro společnost důležitá, o ní společnost nic neví. Tak vznikla první myšlenka zlepšit komunikaci o tomto tématu ve společnosti, protože neustále vidíme pouze střípky informací, nikoliv celé spektrum. Po konzultacích s odborníky z VÚV a ČHMÚ jsme společně projekt pod záštitou Ministerstva životního prostředí představili v hrubých obrysech v březnu letošního roku a věřím, že se nám podaří ho dále rozvíjet. V tomto ohledu velmi děkuji Marku Riederovi z VÚV a Janu Daňhelkovi z ČHMÚ za teoretickou podporu a všem partnerům, kteří pomáhají projekt financovat. Těší mě osobně možná ještě víc, že na základě prvních ohlasů v médiích se mi ozývají dobrovolníci, kteří chtějí přiložit ruku k dílu a celému projektu nezištně pomoci. Utvrzuje mě to v přesvědčení, že tato tematika je opravdu podstatná a přínosná pro celou společnost.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Příspěvek popisuje důvody a okolnosti vzniku projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice, který byl řešen Výzkumným ústavem vodohospodářským T. G. Masaryka, v. v. i., ve spolupráci se sdružením společností Sweco Hydroprojekt a. s., VRV, a. s., SINDLAR Group, s. r. o., a WASTECH, a. s.

Úvod

Vodní režim české krajiny prošel v průběhu 20. století zcela zásadní proměnou. Ta úzce souvisí se změnami uspořádání krajiny, výstavbou dopravní infrastruktury, rozšiřováním zástavby, devastací rozsáhlých ploch v těžebních oblastech, intenzifikací zemědělského hospodaření, odvodňováním, scelováním a rozoráváním pozemků, zhoršením struktury zemědělské půdy, změnou skladby lesa a regulací vodotečí.

V důsledku těchto a dalších necitlivých zásahů do vodního režimu krajiny a v kombinaci s možnými účinky klimatické změny došlo a stále dochází k negativním projevům povodní a hydrologického sucha s následujícími dopady: zanášení vodotečí a vodních nádrží, splachy ornice do intravilánu obcí, škody na majetku občanů, institucí a společností, snižování úrodnosti a výnosovosti zemědělské půdy, těžebně dopravní eroze na lesní půdě, zhoršení pedohydrologické bilance, snižování hladiny podzemní vody a rozšiřování aridních oblastí na našem území.

Uvedené vyplývá zejména z hodnocení průběhu velkoplošných regionálních povodní v letech 1997 a 2002 až 2013 stejně jako z důsledků katastrofálních povodňových situací vyvolaných přívalovými srážkami (rok 2009) i epizodických lokálních projevů tohoto příčinného jevu. Je zřejmé, že náprava minulých zásahů si vyžádá řadu let a že se bude jednat o částečnou, ale systematickou „rekonstrukci“ krajiny. Současně platí, že zmíněná „rekonstrukce“, zaměřená mj. na nastavení optimálního vztahu vodního režimu a struktury krajiny, vyžaduje komplexní přístup a využití vícestupňové optimalizace navrhování opatření. Adaptační scénáře na dopady klimatické změny v celé Evropě předpokládají včasnou realizaci soustav preventivních opatření, které v důsledku povedou ke zvýšení retence vody v území a k lepší přípravě celé plochy povodí na negativní vlivy klimatické změny. Dosavadní přístupy prevence jsou poznamenány jistým stupněm roztříštěnosti a mnohdy i nízkou úrovní faktické koordinace.

Plánovací agendy, které se zásadním způsobem promítají do krajiny, jsou vedeny různými subjekty a spravovány obvykle za jiným účelem. Vlastnické vztahy, které jsou tak podstatné (někdy i limitující) pro změnu uspořádání krajiny, protierozní úpravy a návrhy společných zařízení, jsou garantovány stavem katastru nemovitostí a dále metodikou i navazující agendou komplexních pozemkových úprav podle zákona č. 139/2002 Sb. Napříč pomyslnou linií vlastnických vztahů v krajině a rozdělení krajiny na katastrálně evidovanou zemědělskou a lesní půdu procházejí plány dílčích povodí, které řeší požadavky Rámcové směrnice o vodách 2000/60/ES a jsou nově zásadním plánovacím nástrojem ve vodním hospodářství. Dalším důležitým krokem je tvorba územně analytických podkladů (ÚAP) podle vyhlášky č. 500/2006 Sb. a jejich zavedení do územně plánovací agendy krajských úřadů a obcí s rozšířenou působností (ORP). Nicméně souhrnně lze konstatovat, že jsou stále patrné resortní bariéry, nekoordinovanost a nízké využívání datových propojení výše uváděných agend/databází a s tím související efekty z jejich využití v prostorovém plánování.

Komplexní přístup představuje účelné propojení agrotechnických, biotechnických a technických opatření do jedné funkční soustavy zaměřené na zvýšení akumulace vody v území, snížení kulminačních průtoků při povodních a zpomalení průchodů povodňových vln, lepší přípravu území v záplavových oblastech a snížení erozního smyvu ze zemědělské i lesní půdy. Uplatněním uvedeného komplexního přístupu ve využití území dojde k významným synergickým efektům, k finančním úsporám a ke snížení škod na životním prostředí i majetku občanů. Zavedení opatření pouze jednoho typu znamená nevyváženost, která z hlediska trvale udržitelných principů správy území povede ke zvýraznění negativních důsledků možné klimatické změny.

Komplexní projekt jako řešení

Zásadní skutečnosti v dané věci přineslo usnesení vlády ČR č. 541/2008 ze dne 14. 5. 2008, na jehož základě byla resorty MŽP a MZe vypracována Koncepce řešení problematiky ochrany před povodněmi v České republice s využitím technických a přírodě blízkých opatření. Tato koncepce byla dne 10. listopadu 2010 schválena usnesením vlády ČR č. 799, které uložilo ministrům zemědělství, životního prostředí, financí, pro místní rozvoj a místopředsedovi vlády a ministru vnitra plnit úkoly obsažené v koncepci a předložit vládě zprávu o jejich plnění do 31. prosince 2013.

K plnění značné části úkolů daných uvedeným usnesení vlády byl připraven projekt „Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice“ (dále projekt Strategie). Projekt byl podán na základě 14. výzvy OPŽP, prioritní osa 1 – Zlepšování vodohospodářské infrastruktury a snižování rizika povodní, oblast podpory 1. 3 – Omezování rizika povodní, 1. 3. 1 – Zlepšení systému povodňové služby a preventivní protipovodňové ochrany. Hlavním řešitelem projektu byl Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i. Dodavatelsky se na projektu podílelo sdružení společností Sweco Hydroprojekt a. s., VRV, a. s., SINDLAR Group, s. r. o., a WASTECH, a. s. Projekt byl řešen v období od 1. 6. 2014 do 31. 10. 2015.

Z úkolů definovaných usnesením vlády ČR č. 799/2010 byla projektem Strategie ochrany řešena nebo doplňována především následující témata:

  • stanovit pro oblasti s významným povodňovým rizikem a jejich povodí zdrojová území s vysokými specifickými odtoky vody včetně jejího urychleného odtoku, území s významným erozním smyvem a území s potenciální retenční kapacitou, včetně kvantifikace retenčního potenciálu;
  • zvýšit zaměření environmentálních podpor rozvoje venkova na zatravňování nejzranitelnějších lokalit, zavést další prostředky, např. cílené zatravňování, opatření pro pěstování rychle rostoucích dřevin (RRD) pro energetické využití podél vodních toků v širším pásu údolní nivy i na stávající orné půdě, posílení nástrojů prosazujících povinnost protierozních opatření na ohrožených plochách a zvýšení vsakování vody; řešit priority pro výběr příjemců podpor v zájmových územích s efektem pro povodňovou ochranu;
  • analyzovat problematiku finanční spoluúčasti přímo chráněných subjektů, obcí, krajů a státu na investičních a provozních nákladech ochranných opatření;
  • metodicky řešit střet zájmu umístění stavby protipovodňového opatření se zájmy ochrany přírody a krajiny (kompromisními variantami a objektivním hodnocením obou veřejných zájmů);
  • analyzovat dosud realizovaná opatření a navrhnout novou metodiku návrhů preventivních protipovodňových strukturálních opatření a jejich posuzování;
  • navrhnout přístupy pro zohlednění možných dopadů klimatické změny a potřebu řešit problematiku povodní a sucha komplexně při navrhování parametrů protipovodňových opatření a standardů protipovodňové ochrany;
  • analyzovat provedené odvodnění lesních pozemků a navrhnout úpravu na snížení jeho nepříznivého povodňového účinku;
  • zpracovat pro vymezená povodí v rámci studií odtokových poměrů návrhy variant komplexního řešení s využitím technických a přírodě blízkých opatření;
  • iniciovat výběr výzkumných témat v rámci programů Technologické agentury České republiky zejména v oblastech hodnocení povodňového rizika, výzkumu ochrany před přívalovými srážkami, stanovení návrhových charakteristik povodní, možností ovlivnění retenční schopnosti krajiny, hodnocení účinků řízených a přirozených rozlivů a ovlivnění povodňového režimu antropogenními vlivy a klimatickými změnami a v oblasti ochrany obyvatelstva, měst a obcí před účinky povodní, prevence a řešení krizových stavů, varovné a hlásné služby a fungování integrovaného záchranného systému.

Cíle projektu

Projekt Strategie vznikl především proto, aby umožnil naplnit tyto cíle:

  • Koncepční řešení adaptačních trvale (dlouhodobě) udržitelných opatření (zlepšení protipovodňové ochrany a vodního režimu). Projekt nabízí komplexní a propojený systém opatření, který bude mít za následek synergii účinků celé řady navržených opatření a smysluplné využívání finančních prostředků. Na základě výstupů projektu bude možné realizovat pouze taková opatření, u nichž by byla dopředu známa jejich předpokládaná účinnost (protipovodňová i environmentální).
  • Vytvořit jednotný přístup k analýze povodí nebo krajiny dotčené povodněmi v rámci vícekriteriálního hodnocení povodňových rizik a návrhů opatření na lokální i regionální úrovni.
  • Vytvořit jednotný metodický přístup k umístění opatření a výpočtu jejich účinků včetně ekonomických nákladů.
  • Vytvořit jednotnou platformu výstupů pro veřejnost (internetová prezentace) a strategické plánování (podklady pro územní plány a vodohospodářské plány).
  • Navrhnout opatření na tocích, která zároveň zlepší hydromorfologické vlastnosti toků, zvýší jejich ekologicko­‑stabilizační funkce a současně zvýší ochranu území před negativními účinky povodní.
  • Navrhnout opatření v ploše povodí, která sníží erozní odnos půdy, zlepší retenci vody v krajině a přispěje ke zvýšení ekologické stability krajiny.

Kromě vlastních návrhů opatření si projekt Strategie kladl za cíl iniciovat proces úprav dotčených právních norem k zrychlení procesu realizace komplexu protipovodňových opatření.

Rozsah a podrobnost řešení projektu

V rámci projektu nebylo možné řešit celé území České republiky stejně podrobně. Byl tedy proveden výběr území z hlediska rizika povodní a eroze. Pro tuto kategorizaci byla uplatněna tři hlediska:

  • povodňové ohrožení trvale bydlících osob,
  • povodňové ohrožení majetku,
  • erozní ohroženost.

Bylo přistoupeno ke kategorizaci území České republiky podle míry ohrožení: velmi vysoká, vysoká a střední míra ohrožení (obr. 1) podle průniku výše citovaných kritérií v rámci povodí vyšších řádů (IV. a III.), tj. malých povodí o ploše v desítkách, popř. stovkách kilometrů. Míra přesnosti detailu tak nemohla být logicky velká, ale posloužila k základnímu rozdělení pracnosti projektu.

Drbal-1
Obr. 1. Kategorizace území ČR podle míry ohrožení povodněmi a erozí
Fig. 1. Categorisation of the Czech Republic by flood and erosion threat

Údaje pro kategorizaci území byly využity z přípravných prací z plnění směrnice o vyhodnocení a zvládání povodňových rizik (etapa předběžného vyhodnocení povodňových rizik).

Důležité je však vědět, že analytické práce pro celé území České republiky byly provedeny na stejné úrovni podrobnosti a jednotlivé kategorie území se liší pouze mírou podrobnosti zpracování návrhů opatření. Zatímco oblast se střední mírou ohrožení není zpracovávána do úrovně opatření, kategorie s vysokou mírou ohrožení již opatření zpracovávána má, ale pouze jako skupinu opatření, a kategorie s velmi vysokou mírou ohrožení je řešená v podstatě do detailů. Úroveň druhou a třetí lze tedy v budoucnu dopracovat do úrovně s nejvyšší mírou ohrožení, a to v těch lokalitách, kde to bude naléhavé.

Kategorizace byla provedena především proto, aby se tak rozsáhlý projekt dal vůbec časově a finančně zvládnout. Ostatní území lze podobnými odbornými kroky dopracovávat.

Závaznost navržených opatření

Opatření navržená v projektu Strategie nejsou legislativně závazná, přesto je v posledních několika letech vytvářena společenská i politická potřeba jejich realizace.

Jejich potřebnost vyplývá z vládních usnesení, která se zabývala Plánem hlavních povodí České republiky – usnesení vlády ze dne 23. května 2007 č. 562, dále strategií protipovodňové ochrany v ČR – usnesení ze dne 10. listopadu 2010 č. 799 ke Koncepci řešení problematiky ochrany před povodněmi v České republice s využitím technických a přírodě blízkých opatření nebo usnesení z roku 2009 ze dne 26. srpna č. 1058 k Informaci o zlepšení předpovědní a výstražné služby Českého hydrometeorologického ústavu a o návrhu Projektu řešení problematiky ochrany před povodněmi v České republice s využitím přírodě blízkých opatření.

Potřeba jejich realizace vyplývá nepřímo z obou již jmenovaných evropských směrnic – Rámcové směrnice o vodní politice (2000/60/ES) a směrnice o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik (2007/60/ES). Zde jsou jednoznačně preferována taková opatření, která nezhorší stav vod a umožní využití prostoru niv pro přirozené či řízené inundace.

Navrhovaná opatření se mohou stát závazná až v okamžiku, kdy se stanou pevnou součástí některých strategických nástrojů rozvoje území, jakými jsou např. územní plán nebo plán dílčího povodí, popř. plánu společných zařízení jako jednoho z výsledků procesu pozemkových úprav.

Výsledky projektu, resp. návrhy opatření budou podporovány dotačním titulem OPŽP, a tím mohou být i předmětem evropských dotací.

Závěr

Svým charakterem a výsledky je projekt Strategie komplexní projekt infrastrukturní povahy pro univerzální dlouhodobé využití, který zásadním způsobem umožňuje vyhodnotit pro celé území státu celospolečenskou prospěšnost a finanční a věcné parametry projektů žadatelů předkládaných do dotačních programů. Výstupy projektu budou vytvářet ucelenou strategii MŽP k řešení problematiky protipovodňové ochrany, plošného znečištění, vodní eroze a obnovy vodního režimu.

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

Souhrn

Dílčím cílem projektu „Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice“ bylo zjištění současných odtokových poměrů v České republice pomocí metody CN křivek. V plochách vybraných povodí, kde podle výpočtu vychází velké odtokové výšky a malá vsakovací schopnost, byla v ideové rovině navržena typizovaná protierozní (PEO) a protipovodňová (PPO) opatření, která se podle dřívějších zkušeností jeví jako účinná, ekonomicky únosná a prosaditelná. Efekt těchto navrhovaných opatření [1] byl na celém území České republiky posouzen pomocí výpočtu odtokových poměrů metodou CN křivek. Z rozdílů odtokových poměrů současného stavu území a území s návrhy byla analyzována účinnost opatření na diskretizovaném území – povodích IV. řádu. Analýzy proběhly v prostředí GIS.

Úvod

Česká republika byla v posledních letech zasažena několika povodněmi z přívalových srážek, které urychlily prosazování změn odtokových poměrů v jednotlivých územích s cílem zvýšit ochranu před negativními dopady eroze a před lokálními povodněmi zejména v obcích. Obecně má výzkum v této oblasti poukázat na povodí ohrožená a nedostatečně chráněná před erozí půdy a s tím související zvýšený povrchový odtok. Navrhovaná ideová opatření [1] v ploše povodí jsou souborem doporučených opatření, která mají omezit negativní dopady přívalových srážek. Pozitivním přínosem návrhů je rovněž zachování kvalitní půdy na obhospodařovaných pozemcích.

Odtokové poměry (odtokový režim) jsou souborem přírodních a umělých (antropogenně ovlivněných) podmínek, které ovlivňují povrchový a podpovrchový odtok z povodí. Protože nelze postihnout veškeré jevy v povodí a ve vodních tocích, jsou nejdůležitější z jevů schematizovány. Hlavní ovlivňující podmínky, zejména průběh srážkové události, typ pokryvu a vlastnosti půd, mohou působit buď v celém povodí, nebo jen v jeho části. K přímému odtoku dochází ve chvíli, kdy je půda nasycena předchozími srážkami, nebo v průběhu přívalových srážek, kdy se voda nestačí vsakovat. Čím je déšť intenzivnější, tj. spadne velký srážkový úhrn za krátký časový úsek, tím je odtok vyšší. Voda, která se v povodí nevsákne nebo neakumuluje v nádržích či snížených místech, je nazývána povrchový odtok. Vztahuje se k uzávěrovému profilu, což je nejníže položené místo v povodí, kterým voda odtéká. Tímto místem může být profil povodí IV. řádu, přispívající plocha kritického bodu nebo povodí k profilu hráze navrženého akumulačního prostoru. Velikost projevu povrchového odtoku lze pozorovat v korytech vodních toků, kanálech, údolnicích nebo nádržích jako zvýšení úrovně vodní hladiny.

V rámci řešení projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice (dále jen Strategie) byly sledovány přínosy opatření pomocí změn hodnot přímého odtoku. Za tímto účelem bylo nezbytné stanovit velikost přímého odtoku před a po návrzích vhodných opatření a analyzovat vzniklé rozdíly výšek a objemů odtoku. V případě dílčích hydrologických celků, kde byly dosaženy vysoké rozdíly v hodnotách přímého odtoku, se doporučuje realizace opatření se všemi přínosy, tj. zvýšením vsaku dešťové vody do půdy a zpomalení nebo zadržení odtékající vody.

Metody výpočtu přímého odtoku

Používané metody

Odtok z povodí se stanovuje na základě četných srážkoodtokových matematických modelů, které popisují vztahy v řešeném povodí a predikují velikost odtoku na základě vstupních údajů o srážkách. Modely se liší mírou schematizace povodí, množstvím vstupních údajů, náročností na výpočet a shodou s reálně naměřenými parametry. Některé modely jsou vhodné pro určitý typ povodí a mají tak omezenou použitelnost. Jak uvádí [2], použití konvenčních metod měření odtoku je velmi nákladné, časově náročné a náchylné k chybám z důvodu nedostatku spolehlivých podkladových dat. Většina povodí má navíc omezený počet měřidel pro záznam srážek a množství odtoku. Z existujících přístupů pro odhad odtoku z povodí bylo vybráno několik z nich [2, 3]:

  • model povodí UBCWM: model detailně popisuje hydrologii horských a zaledněných oblastí; pro výpočet odtoku v prostředí České republiky není svým zaměřením vhodný;
  • umělé neuronové sítě ANN (Artificial Neural Network): jsou vhodné spíše pro malá povodí, neboť je řeší detailně na základě souvislostí mezi mnoha srážkovými událostmi; pro řešení na území celé ČR nejsou neuronové sítě vhodné;
  • metoda čísel odtokových křivek SCS­CN: metoda vybraná pro řešení odtokových poměrů; je založená na znalosti srážek a půdního pokryvu a jako u jedné z mála lze vyhodnotit změny v krajině bez další kalibrace modelu;
  • modely jednotkových hydrogramů: jednotkový hydrogram má stálou intenzitu a rovnoměrné rozložení srážek v povodí; výpočet vychází ze znalosti měřených srážek a odtoků; model je nepoužitelný pro absenci měření ve většině povodí;
  • rovnice oblastní: rovnice obsahují koeficienty, které souvisí s příslušností k území nebo k povodí toku; není snadné je automatizovat a navíc jsou výsledky jen orientační;
  • rovnice objemové: rovnice jsou založeny na odhadu povodňové vlny a tvaru hydrogramu; také není snadné je automatizovat a výsledky lze použít jen k orientačním účelům;
  • rovnice intenzitní: rovnice byly odvozeny pro srážkové události s krátkou dobou trvání; dosazuje se do nich intenzita srážek podle doby trvání a doby opakování; výpočet není snadné automatizovat a výsledky jsou jen orientační;
  • výpočet podle odtokového součinitele: výpočet je jednoduchý, neboť lze součinitele najít v tabulkách [4]; z důvodu absence mnohých kombinací druhů povrchů jsou nepoužitelné pro požadované výpočty.

Výpočet stavu odtokových poměrů byl proveden metodou CN křivek, která je z důvodu snadného použití vhodná k řešení v prostředí GIS. Metoda je široce používaná právě pro svou jednoduchost [2]. Pomocí automatizace výpočtů v ArcGIS lze stanovit výšky a objemy odtoků pro velká území (např. celou Českou republiku), a to během několika výpočtových kroků.

Metoda CN křivek

Metoda CN křivek (CN z anglického Curve Number) je založena na experimentálním výzkumu. Výpočtové rovnice jsou empirické [4]. Metoda je oblíbená a stále používaná. Používá se ke stanovení velikosti přímého odtoku na základě znalosti intenzity srážek a typu povrchu [5]. Metoda byla testována a ověřena mnohými výzkumy a studiemi odtokových poměrů. V malých povodích existuje dobrá korelace mezi naměřenou výškou odtoku a výškou odtoku stanovenou metodou čísel CN s aplikací GIS. Právě pro tyto důvody byla metoda CN křivek vybrána pro vyjádření odtokových poměrů v projektu Strategie. Podle [6] může být metoda CN křivek použita v navrhování a posuzování technických protierozních opatření, např. pro dráhy soustředěného povrchového odtoku, zatravněné údolnice, průlehy, záchytné příkopy, zasakovací pásy a malé vodní nádrže. Metodou lze získat informace o přítoku do nádrže, ale vlastní transformace odtoku se řeší zvlášť.

Metoda CN křivek vychází z předpokladu, že poměr mezi aktuální retencí (objem vody zadržený při odtoku) a maximální retencí (potenciálně zadržitelný objem vody) v povodí je stejný jako poměr mezi výškou odtoku a výškou přívalových srážek po odečtení počátečních ztrát. Výpočet podle Metody čísel odtokových křivek lze použít pro stanovení objemu přímého odtoku způsobeného návrhovým přívalovým deštěm dané pravděpodobnosti výskytu. Do přímého odtoku se zahrnují dvě složky: povrchový odtok a hypodermický odtok (podpovrchový, tj. proudění v malé vrstvě pod povrchem bez interakce s podzemní vodou).

Smelik-1
Obr. 1. Rozčlenění srážkového úhrnu na jednotlivé složky
Fig. 1. Breakdown of rainfall on individual components

Specifika a omezení metody CN křivek

Metoda byla odvozena na zemědělsky využívaných povodích, jejichž plocha není větší než 10 km2 [5]. Zejména pro velká povodí je potřeba u výsledků výpočtů počítat se značnými nepřesnostmi. Správnost volby CN by měla ověřit kalibrace odtoku podle skutečných srážkových událostí. Takové řešení by bylo možné na malém území se známými hydrogramy odtoku. Velká povodí nelze řešit dohromady, a proto je potřeba je rozdělit na dílčí povodí. To souvisí s různým časovým vývojem srážek, odezvou povodí na srážky a rozdílnou dobou odtoku z jednotlivých dílčích povodí. Objemy přímého odtoku z jednotlivých dílčích povodí také nelze jednoduše sčítat. Metoda navíc neuvažuje akumulaci vody v nádržích.

Metoda CN křivek by se měla používat pro části povodí mimo intravilán, ideálně pro volnou krajinu nebo řídce urbanizovaná území [4]. Zejména v urbanizovaném území může dojít k situaci, že je povrch nepropustný a pod ním je propustná půda [7]. Je tedy očekávána vysoká počáteční retence, ke které ve skutečnosti nemusí dojít.

Nevýhodou metody je vysoká citlivost na zvolené hodnoty CN. Rovněž není k dispozici jasný manuál k tomu, jak určit aktuální vlhkostní poměry půdy. K odhadu stavu nasycení půdy lze využít výšku srážek v předchozích dnech s rozlišením, zda se jedná o vegetační nebo mimovegetační období. V modelu pro výpočet se nevyužívá sklon povrchu povodí [2]. Důvodem je fakt, že v USA, kde metoda vznikla, mají pozemky většinou sklony menší než 5 %. Proto je použitelnost metody čísel CN v horských povodích omezená. Přes svá omezení je ale stále hojně používána.

Pro modelování odtoků z přívalových srážek se doporučuje používat Metodu čísel odtokových křivek ve standardní formě (hodnota CNII pro střední nasycení půdy) a pro velikost 24hodinových úhrnů srážek Hs > 100 mm. Metodu lze použít omezeně i pro nižší srážky v rozmezí 40 až 100 mm [8].

Vstupní data

Vstupními daty pro výpočet byly rastrové vrstvy srážkových úhrnů s dobami opakování 20, 100 a 200 let od ČHMÚ a rastrové vrstvy CNII křivek před a po návrzích opatření vytvořených v rámci projektu Strategie. Výpočet proběhl v programu ArcGIS pomocí funkce Raster Calculator.

Srážkový úhrn

Výška srážek Hs (mm) (srážkový úhrn návrhového přívalového deště) je jedním z parametrů, který je potřeba znát pro stanovení odtokových poměrů. Průběh reálné srážky závisí na délce jejího trvání, intenzitě a směru pohybu deště. Srážkový úhrn představuje výšku vrstvy vody, která na konkrétní místo naprší za určitý časový úsek. Výška srážek pro jednotlivé doby opakování se stanovuje z dlouhodobého měření ČHMÚ pomocí statistických analýz. Automatické stanice ČHMÚ měří úhrny srážek v intervalu 10 minut a ty jsou pak dále přepočítávány na hodinové úhrny. Stanice vybavené běžným srážkoměrem měří úhrny za 24 hodin, kdy pozorovatel odečítá hodnoty v 7 hodin ráno následujícího dne. Vzhledem k různé hustotě pokrytí území stanicemi se výška srážek stanovuje plošným váženým průměrem. V rámci řešení projektu Strategie byly jako návrhové zvoleny 24hodinové úhrny srážek s dobou opakování 20, 100 a 200 let. Data o srážkách byla poskytnuta Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ) pro celé území ČR v rastrové podobě. To bylo výhodné pro řešení v prostředí programu ArcGIS, kde analýzy probíhaly na rastrových datech s danou velikostí pixelu. V případě dat o srážkách bylo rozlišení jednoho pixelu 1 km × 1 km.

Metoda CN křivek uvažuje s tzv. počáteční ztrátou, která byla stanovena experimentálním výzkumem na 20 % maximální retence A, viz rovnici (4). Tato ztráta zahrnuje dešťovou vodu zachycenou na rostlinách (intercepce), fyzikálně vypařenou vodu (evaporace), vodu vypařenou dýcháním rostlin (transpirace), vsáknutou vodu (infiltrace) a vodu zachycenou ve snížených místech (povrchová akumulace), viz obr. 1. Výzkum počáteční ztráty vycházel z pozorování reakce přívalových srážek na malých povodích v počátečních fázích deště. V rovnici (3) si lze všimnout, že maximální potenciální retence je pouze funkcí čísel odtokových křivek CN. Není tedy závislá na srážkách, ale pouze na infiltračních vlastnostech půdy a půdního pokryvu. Lze stanovit výšku srážek, za kterých bude ještě nulový odtok z povodí, a tudíž není potřeba pokračovat ve výpočtu. Nulový odtok bude např. při CN = 50 a Hs < 50 mm, CN = 70 a Hs < 20 mm nebo CN = 90 a Hs < 5 mm [8].

Typ povrchu a způsob jeho využití

Maximální (potenciální) retenci území A (mm) potřebnou pro výpočet výšky HO (mm) a objemu Oph (m3) přímého odtoku udávají čísla odtokových křivek CN (-). Čísla CN se podle typu povrchu pohybují mezi hodnotami teoreticky od CN = 0, kdy se vše vsákne (reálně však od cca CN = 30), do CN = 100, kdy vše odteče. Hodnota čísel CN závisí na typu povrchu, způsobu jeho využití, případném uplatnění protierozních opatření a propustnosti půdy pro vodu.

Typem pokryvu může být les, pole, louka, silnice, zástavba atd. Uvedené typy mohou mít další podtypy, které se liší vegetací, její hustotou a údržbou. Pokryv ovlivňuje, s jakou silou a časovým zpožděním dopadne kapka deště na povrch a jak se bude dešťová voda vsakovat. Vsakovací vlastnosti půd se mění v závislosti na aktuálním stavu nasycení z předchozích srážek a prokypření, které závisí např. na zvolené technologii obdělávání. Informace o zemědělských pozemcích byly zjišťovány z databáze LPIS (Land Parcel Identification System) [9], což je geografický informační systém evidence využití zemědělské půdy, který byl vytvořen pro účely čerpání dotací vázaných na zemědělskou půdu. Ze systému lze zjistit druh kultury a údaje o BPEJ (bonitovaná půdně ekologická jednotka), od které se odvíjí produkční schopnost zemědělské půdy (kvalita půdy) a její cena. BPEJ je systém pětimístných číselných kódů, kde číslo na 2. a 3. místě udává hlavní půdní jednotku (HPJ). Pro účely metody CN byly definovány čtyři hydrologické skupiny půd (HSP), které se liší infiltračními charakteristikami (skupina A: rychlost infiltrace > 0,12 mm.min-1, skupina D: rychlost infiltrace < 0,02 mm.min-1).
Tyto hydrologické skupiny je možné v ČR stanovit na základě HPJ [5]. V území, kde není uvedeno využití a BPEJ, lze rozsah a využití pozemků identifikovat pomocí databáze CORINE Land Cover [10]. Pro vlastní řešení byla k dispozici verze z roku 2012. Podklad sdružuje oblasti stejného typu nebo zobrazuje převládající typ pozemku. Přesnost podkladu je řádově v desítkách metrů.

Stanovení čísel CN

Čísla CN se pro konkrétní pozemky stanovují obvykle podle tabulek. Pro potřeby projektu Strategie byla využívána modifikovaná tabulka 1, která vychází z [5]. Pro vlastní stanovení je potřeba znát druh povrchu a hydrologickou skupinu půd (HSP). Na vodních plochách se hodnoty CN nestanovují. Ke splnění cílů řešení byly vytvořeny dvě rastrové vrstvy čísel odtokových křivek CNII s rozlišením pixelu 10 m × 10 m. Jedna vrstva uvažuje stav současného využití území, druhá vrstva vyjadřuje stav území s návrhovými opatřeními, viz [1]. V každém pixelu je uvedena průměrná hodnota čísel CN stanovená váženým průměrem z typů povrchů a půd v uvedeném pixelu.

Tabulka 1. Hodnoty CNII pro jednotlivé druhy povrchu a hydrologické skupiny půd
Table 1. CNII values for individual types of surfaces and hydrological types of soils
Smelik-tabulka-1

Předchozí nasycení půdy

Aktuální vlhkost půdy (nasycení vodou) má vliv na intenzitu vsakování a tím na hodnoty CN. Odtokové křivky se v praxi stanovují pro stavy, kdy je před přívalovými srážkami půda suchá (CNI), středně nasycená (návrhový stav CNII) nebo nasycená (CNIII) vodou z předcházejících dešťů. Poskytovatelem dat o nasycenosti území je ČHMÚ. Hodnoty CNII se stanovují podle tabulky 12, hodnoty CNI a CNIII se stanovují přepočtem z CNII podle rovnic (1) a (2) podle [11]. Ukazuje se, že při vyšších hodnotách CNII (od CN > 50) v kombinaci se suchým stavem nasycení povodí vycházejí hodnoty maximální retence velmi vysoké. Proto se doporučuje přepočet na stav CNI pro klimatické podmínky v České republice nepoužívat [8].

 

Smelik-vzorec-1

 

 

Smelik-vzorec-2

 

Výpočet výšky přímého odtoku

Výpočet výšky přímého odtoku, respektive objemu přímého odtoku, se provádí pomocí empirických rovnic stanovených z dlouhodobého výzkumu. Rovnice (3) slouží ke stanovení maximální potenciální retence A (mm), která je pouze funkcí čísel CN (-), respektive CNII. Výpočet probíhá odděleně pro návrhové stavy před a po návrzích opatření.

 

Smelik-vzorec-3

Je­li srážkový úhrn HS (mm) větší než hodnota počáteční ztráty, která má hodnotu stanovenou výzkumy 20 % maximální potenciální retence A, provede se výpočet výšky přímého odtoku HO (mm) podle rovnice (4). V opačném případě je vypočtený odtok nulový. Výpočet probíhá odděleně pro scénáře s dobou opakování 20, 100 a 200 let a návrhové stavy před a po návrzích opatření.

Smelik-vzorec-4

Objem přímého odtoku Oph (m3) se pro konkrétní povodí stanoví pomocí rovnice (5), kde vstupy jsou výška přímého odtoku HO (mm) a plocha povodí Pp (km2). Výpočet probíhá odděleně pro scénáře s dobou opakování 20, 100 a 200 let a návrhové stavy před a po návrzích opatření.

 

Smelik-vzorec-5

Výpočet maximální potenciální retence, výšky přímého odtoku a objemu přímého odtoku byl proveden pomocí softwaru ArcGIS 10.0. Před vlastním výpočtem bylo potřeba provést přípravu vstupních dat, která spočívala ve sjednocení velikosti gridu rastru na 10 m × 10 m a souřadného systému na S­JTSK. V případě výchozího rozlišení 1 km × 1 km u srážkových úhrnů došlo pouze k homogennímu rozložení do gridu 10 m × 10 m. Výpočty rovnic (4) a (5) pro oba návrhové stavy (před a po návrzích) a tři doby opakování (20, 100 a 200 let) probíhaly v Raster calculatoru. Pro stanovení objemu přímého odtoku Oph bylo potřeba znát plochy povodí IV. řádu Pp. Povodí IV. řádu bylo zvoleno proto, že metoda CN křivek má omezenou použitelnost pro velká území. Plochy Pp byly získány z vektorové vrstvy rozvodnic IV. řádu pro Českou republiku. Pro stanovení průměrných hodnot výšek odtoku HO pro jednotlivá povodí IV. řádu byla využita funkce „Zonal statistic as table“. Hodnoty Pp a HO byly vloženy do programu MS Excel a pomocí rovnice (5) se stanovil objem odtoku Oph. Byly vypočítány změny odtokových poměrů, viz kapitolu Výsledky analýz.

Navrhovaná opatření

Snížení odtoku z povodí po přívalových srážkách souvisí se snahou omezit erozní činnost deště. Po dopadu kapky deště na povrch dojde k prvotnímu narušení krycí vrstvy půdy. Při delším účinku deště a nedostatečném vsakovaní dochází k odtoku vody z místa dopadu kapky. Odtok je nejdříve plošný, ale po několika metrech přechází v soustředěný odtok vody, který má již dostatek energie k vytvoření erozní rýhy. Ta se v průběhu deště zahlubuje a odnos půdy se urychluje. Cílem opatření je zmenšit a zpomalit nebo zastavit množství suspenze vody a půdy, která odtéká po svazích.

U horních povodí není vzhledem k rychlému průběhu povodní prostor pro operativní řízení. Proto je potřeba se na přívalové srážky vhodně zvoleným souborem opatření připravit. Preferovaným řešením je změna odtokových poměrů. Ta nemusí zahrnovat jen nákladné investice do opatření, jakými jsou komplexní pozemkové úpravy, stavby akumulačních prostorů nebo protipovodňová opatření v intravilánech obcí. Lze navrhnout také nestrukturální organizační opatření, která se dají rozdělit do dvou kategorií: vyloučení pěstování erozně nebezpečných plodin (VENP) a používání protierozních agrotechnologií. Mezi strukturální opatření se řadí záchytné průlehy a příkopy, protierozní meze, ochranná zatravnění, zasakovací pásy, ochranné pásy podél vodních toků, stabilizace drah soustředěného odtoku, stavby vodních nádrží a ochranných nádrží a vymezení oblastí pro řízený rozliv do inundace. Přehled navrhovaných ideových opatření s hodnotami čísel odtokových křivek pro střední nasycení CNII a čtyři skupiny hydrologických skupin půd jsou uvedeny v tabulce 2. Jejich rozložení v území je uvedeno na mapovém portálu „Voda v krajině“ [1].

Tabulka 2. Hodnoty CNII pro jednotlivá navrhovaná opatření a hydrologické skupiny půd
Table 2. CNII values for individual designed protection and hydrological types of soils
Smelik-tabulka-2

Strukturální opatření, která řeší změnu odtokových poměrů technickými opatřeními, jsou náročná na přípravu a finanční prostředky. Přípravné práce před realizací návrhů opatření řeší vlastní technický návrh podle platných norem, návaznost na stávající stavby, zákonné potřeby a požadavky vlastníků okolních a dotčených pozemků. Stavbou se nesmí zhoršit odtokové podmínky v jiných místech povodí. Jedním z nejsložitějších úkolů přípravy je výkup pozemků pro vlastní navrhované stavby.

Změna odtokových poměrů

Každá výše uvedená změna s sebou přináší snížení hodnot čísel CN, zvýšení maximální potenciální retence, snížení výšky odtoku a snížení objemu odtoku. Objem odtoku se výrazně projeví v případě, že se změna využití území aplikuje na větším území. Nejlepších výsledků je dosaženo při změně využití pozemku z orné půdy na les [8]. Méně účinná, ale stále přínosná je změna z orné půdy na přirozené louky nebo změny luk a pastvin na les. Změna přirozených luk na lesy má z uvažovaných možností změn nejmenší efekt. Pozitivní efekt těchto změn se bude dále zvětšovat s rostoucí výškou srážkového úhrnu. Zmenšení výšky odtoku je způsobeno pomalejším odtokem a tím i větším časem na vsáknutí (infiltrace vody) do půdy. Je nutné podotknout, že zvětšení vsaku má pozitivní vliv na aktuální povodňovou událost z přívalových srážek, ovšem na roční bilanci stavu podzemních vod se změna využití pozemku projeví jen minimálně, neboť infiltrace je krátkodobá.

Výsledky analýz

Znalost odtokových podmínek a potřeb ochrany území byla v rámci projektu Strategie podkladem k návrhům vhodných opatření, případně celého komplexu opatření v plochách povodí, viz [1]. Na základě porovnání objemů přímého odtoku pro současný stav využití území s objemy přímého odtoku pro návrhový stav s protierozními opatřeními v jednotlivých povodích lze stanovit, jaký mají navrhovaná ideová opatření vliv na změnu odtokových poměrů. Výsledky řešení byly využity pro hodnocení účinnosti navržených opatření na zemědělské půdě.

Změny odtokových poměrů byly vyhodnoceny pro případ CNII s návrhovými 24hodinovými srážkami se třemi dobami opakování (20, 100 a 200 let). Pro jednotlivá povodí IV. řádu bylo podle rovnice (6) provedeno srovnání relativních odchylek výšek odtoku ∆r (%) současného HO,soucasnost a návrhového stavu HO,navrh území pro jednotlivé doby opakování, viz obr. 2. Z grafu je patrné, že na velké části povodí IV. řádu nedošlo k žádným návrhům (∆r = 0). Většina relativních odchylek je menších než cca 50 %. Se zvětšujícími se hodnotami relativních odchylek klesá jejich četnost rychleji u větších dob opakování. To platí i u absolutních odchylek na obr. 3. Se zvětšujícími se hodnotami ∆r je pokles četností v případě doby opakování N = 20 přibližně lineární, u dob opakování N = 100 a N = 200 má exponenciální průběh. Rozložení hodnot ∆r je výrazně jiné pro dobu opakování N = 20 než u dob opakování N = 100 a N = 200.

Smelik-vzorec-6

Dále bylo pro jednotlivá povodí IV. řádu provedeno podle rovnice (7) srovnání absolutních odchylek výšek odtoku ∆a (mm) současného HO,soucasnost a návrhového stavu HO,navrh území pro jednotlivé doby opakování, viz obr. 3. Z grafu je patrné, že většina absolutních odchylek je menších než cca 15 mm. Účinek relativního snížení výšky odtoku se snižuje se zvětšující se dobou opakování.

Smelik-vzorec-7

Poslední analýza se zabývala srovnáním absolutních odchylek (rozdílů) objemů odtoku ∆Oph (m3) současného Ophsoucasnost a návrhového stavu Ophnavrh území podle rovnice (8) pro jednotlivá povodí IV. řádu a pro jednotlivé doby opakování, viz obr. 4. Z grafu je patrné, že většina odchylek je menších než cca 300 tisíc m3 v jednom povodí. Většina povodí IV. řádu je schopna zachytit objem vody v řádu desítek tisíc m3.

Smelik-vzorec-8

Závěr a diskuse

Dílčím úkolem projektu Strategie bylo stanovení odtokových poměrů v povodích IV. řádu pro území celé České republiky. Vyjádřit odtokové vlastnosti území pomocí automatizovaného postupu v prostředí GIS při znalosti návrhových srážek, typu povrchu a způsobu jeho využití umožňuje metoda čísel odtokových křivek (CN). Přestože má metoda svá omezení a původně byla odvozena pro malá nesvažitá povodí, používá se v podmínkách ČR i pro větší a svažitější povodí. Výpočet odtoku z celého povodí byl proveden pro současný stav využití území. V některých povodích byla v teoretické rovině na zemědělských pozemcích navržena protierozní a protipovodňová opatření, viz [1]. Cílem návrhů bylo zvýšit zasakovací schopnost krajiny, zpomalit a snížit odtok z území během přívalové epizody. Návrhy strukturálních a nestrukturálních opatření na zemědělské půdě, na tocích a v nivě včetně zastavěného území a v podobě nových retenčních prostor jsou koncipovány tak, aby došlo ke změně odtokových poměrů. Podle zkušeností lze očekávat, že realizovatelnost těchto opatření bude úzce svázaná s prováděním komplexních pozemkových úprav. Po návrzích došlo k opětovnému výpočtu odtoku z povodí, v tomto případě na nové vrstvě CN zohledňující navrhovaná opatření v území. Následně došlo k vyhodnocení změn odtokových poměrů a srovnání charakteristik odtoku pro tři návrhové srážky (24hodinový déšť s dobou opakování 20, 100 a 200 let).

Smelik-2
Obr. 2. Rozložení četnosti relativních odchylek výšek odtoku před a po návrzích
Fig. 2. Histogram of relative deviations of actual runoff for states before and after proposals
Smelik-3
Obr. 3. Rozložení četnosti absolutních odchylek výšek odtoku před a po návrzích
Fig. 3. Histogram of absolute deviations of actual runoff for states before and after proposals
Smelik-4
Obr. 4. Rozložení četnosti absolutních odchylek objemu odtoku před a po návrzích
Fig. 4. Histogram of absolute deviations of runoff volume for states before and after proposals

Podle doby opakování deště nedošlo na 20 až 36 % povodí IV. řádu (z celkových 8 958 povodí) ke změnám odtokových poměrů. To je způsobeno tím, že v povodích nebyla navržena žádná opatření nebo srážkový úhrn nepřesáhl očekávanou počáteční infiltraci. Na většině území České republiky došlo ke snížení výšky přímého odtoku HO. Relativní snížení výšky odtoku se pohybuje obvykle do 50 %. V absolutních hodnotách dochází po návrzích ke snížení výšky odtoku do cca 15 mm, většinou ale jen do 10 mm. Vzhledem k tomu, že povodí mají různou rozlohu, je vhodnější a více vypovídající charakteristikou objem odtoku z povodí. Většina povodí IV. řádu je schopna pomocí návrhových opatření pojmout navíc objem vody v řádu desítek tisíc m3, výjimečně až stovek tisíc m3. Celková absolutní změna objemu za celou ČR je v případě doby opakování 20 let 238 mil. m3, doby opakování 100 let 181 mil. m3 a doby opakování 200 let 198 mil. m3, což je pro představu trojnásobek až čtyřnásobek celého retenčního prostoru Orlické přehrady.

V mnohých případech je změna v odtokových poměrech nepatrná a někdy dokonce zanedbatelná. V takových případech nemá valný význam navrhovat drahá a organizačně náročná opatření v ploše povodí. K tomuto zjištěnému faktu bylo v dalších fázích řešení projektu Strategie přihlíženo.

V mapové aplikaci [1] v sekci „Erozní ohrožení zemědělské půdy“ lze v horním pravém rohu zobrazit seznam vrstev. V části „erozni_ohrozeni_zem_pudy“ lze zobrazovat zvlášť navrhované retenční nádrže a ostatní technická i netechnická opatření. Lze zobrazit návrhy na změny pěstování kultur, osevních postupů nebo technických protierozních opatření. V části „analyticke_rastry“ lze zobrazovat rozložení CNII nebo erozní smyv před návrhem opatření, případně zobrazit sklonitost terénu.

Poděkování

Článek vznikl na základě výsledků projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice, který byl řešen v letech 2014 a 2015 a který byl financován prostředky OPŽP. Za spolupráci na řešení projektu děkuji Ing. Ladislavu Kašpárkovi, CSc., a za korekci příspěvku Ing. Karlu Drbalovi, Ph.D.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Komplexní systém opatření na ochranu před dopady eroze a povodní z přívalových srážek byl vytvořen pro zhruba 80 % území České republiky. Je založen především na přírodě blízkých opatřeních na zemědělské půdě a tocích a jejich nivách. Před vlastními návrhy byla provedena analýza výchozího stavu, týkajícího se např. aktuálního krajinného pokryvu, erozního smyvu, hydromorfologického stavu toků apod. Jednotlivá opatření v ploše povodí na zemědělské půdě byla navrhována a aplikována na ucelených půdních blocích a vycházela z platné certifikované metodiky Janečka [1]. Opatření na tocích byla navrhována v souladu s metodikou Ministerstva životního prostředí na řešení protipovodňové a protierozní ochrany pomocí přírodě blízkých opatření [2].

Uhrova-3

Úvod

Návrh komplexního systému sestaveného především z přírodě blízkých protierozních a protipovodňových opatření byl jedním z hlavních cílů projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice (dále jen „projekt Strategie“). Uvedený systém je složen z opatření v ploše povodí, která snižují erozní odnos půdy, zvyšují retenci vody v krajině a ekologickou stabilitu krajiny. Dále jsou zahrnuta opatření na tocích, která zlepšují hydromorfologické vlastnosti toků, zvyšují jejich ekologicko­‑stabilizační funkce a současně doplňují ochranu území před negativními účinky povodní.

Základem všech prací byla aplikace Metodiky odboru ochrany vod, která stanovuje postup komplexního řešení protipovodňové a protierozní ochrany pomocí přírodě blízkých opatření, zveřejněná ve Věstníku MŽP č. 11/2008 [2] (dále jen „Metodika PBPO“). Smyslem této metodiky je vytvořit konkrétní věcný a metodický rámec komplexního řešení protipovodňové a protierozní ochrany území a přiblížit se původnímu přírodnímu stavu toků a niv. Metodika PBPO stanoví jednotný postup při analýze a návrzích soustavy přírodě blízkých opatření. Vlastní metodika byla vytvořena pro účely plánování v oblasti vod podle Rámcové směrnice o vodách 2000/60/ES [3] (dále jen RSV) a pro efektivní vynakládání finančních prostředků v oblasti ochrany vod a obnovy vodního režimu.

Součástí prací na projektu Strategie byly také analýzy prováděné v souladu s platnými metodickými návody, technickými normami a postupy vycházejícími ze základních postupů vědních disciplín popsaných v odborné literatuře, jako např.:

  • stanovení míry erozního ohrožení a návrhy opatření v ploše [1],
  • lokalizace výskytu možných nepříznivých účinků soustředěného povrcho-vého odtoku s využitím tzv. kritických bodů identifikujících rozhodující plochy
    z hlediska tvorby soustředěného povrchového odtoku a stanovení zastavěného území obce [4],
  • kategorizace vodních toků s potenciálem fluviálních procesů a úseků toků na jednotlivé geomorfologické typy (postupy geomorfologického hodnocení vodních toků jsou popsány v základní odborné literatuře oboru geomorfologie),
  • standardní postupy výpočtu pro vyjádření směru a velikosti povrchového odtoku vody z plochy povodí pomocí nativních funkcí a nadstaveb programového prostředí GIS [5],
  • vytvoření mapy tříd erozního ohrožení s identifikací na bloky LPIS [5].

Provedené analýzy umožnily popsat výchozí stav řešeného území a lokalizovat tak oblasti, do kterých je třeba směřovat návrhy opatření. Spolu s nimi byla provedena excerpce dostupných podkladů o realizovaných, popř. navržených protipovodňových a protierozních opatřeních na tocích a v ploše povodí. Čerpáno bylo především z projektů ukončených pozemkových úprav, ze studií protipovodňové ochrany, z projektů revitalizací a z plánů dílčích povodí. Stávající nebo plánovaná opatření identifikovaná z těchto podkladů byla zakomponována do uceleného systému opatření vytvářeného v projektu Strategie.

Opatření byla navrhována v různé míře podrobnosti v území s velmi vysokou a vysokou mírou ohrožení povodněmi a erozí. Celkově se jedná o 89 povodí III. řádu (z celkového počtu 120), což představuje cca 80 % rozlohy území celé České republiky.

Hlavním řešitelem projektu Strategie byl Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i., a dále se na něm podílelo sdružení společností Sweco Hydroprojekt a. s., VRV, a. s., SINDLAR Group, s. r. o., a WASTECH, a. s.

Návrhy opatření na zemědělské půdě

Efektivní komplexní systém opatření je možné navrhovat jen v rámci uceleného hydrologického celku a na základě dostatečné znalosti řešeného území. Protierozní opatření na zemědělské půdě byla navrhována a aplikována pouze na vymezených ucelených půdních blocích. Pro ně byly shromážděny informace o vegetačním pokryvu, který představovaly čtyři základní kultury: orná půda, vinice, chmelnice a sady [6]. Následně byly zjišťovány další parametry půdních bloků potřebné ke stanovení erozního ohrožení, jako např. délky nepřerušeného svahu, sklony svahů apod.

Stanovení ohroženosti půdy vodní erozí

Výpočet erozního ohrožení vychází z tzv. „Univerzální rovnice pro výpočet dlouhodobé ztráty půdy erozí – USLE“ podle Wischmeiera a Smithe [7] založené na principu přípustné ztráty půdy na jednotkovém pozemku. Hodnota přípustné ztráty půdy slouží ke stanovení míry erozního ohrožení pozemku a je definována jako maximální velikost eroze půdy, která dovoluje dlouhodobě a ekonomicky postupně udržovat dostatečnou úroveň úrodnosti půdy [1]. Ztráta půdy vodní erozí se stanoví na základě rovnice:

Uhrova-vzorec-1
kdeG jeprůměrná dlouhodobá ztráta půdy [t·ha-1·rok-1],
Rfaktor erozní účinnosti dešťů, vyjádřený v závislosti na kinetické energii, úhrnu a intenzitě erozně nebezpečných dešťů [MJ·cm·ha-1·h-1],
Kfaktor erodovatelnosti půdy, vyjádřený v závislosti na textuře a struktuře ornice, obsahu organické hmoty v ornici a propustnosti půdního profilu [-],
Lfaktor délky svahu, vyjadřující vliv nepřerušené délky svahu na velikost ztráty půdy erozí [-],
Sfaktor sklonu svahu, vyjadřující vliv sklonu svahu na velikost ztráty půdy erozí [-],
Cfaktor ochranného vlivu vegetačního pokryvu, vyjádřený v závislosti na vývoji vegetace a použité agrotechnice [-],
Pfaktor účinnosti protierozních opatření [-] [1].

 

Podle platné metodiky [1] je v současné době doporučena průměrná hodnota faktoru erozní účinnosti deště (R faktor) 40 MJ·cm·ha-1·h-1, což představuje dvojnásobek hodnoty R faktoru používané pro výpočty do roku 2012. Toto navýšení je výsledkem nejnovějších analýz dlouhodobých řad ombrografických záznamů, které způsobují zrychlování erozních procesů.

Faktor erodovatelnosti půdy (K) je stanovován na základě hlavních půdních jednotek (HPJ) odvozených z použitého podkladu databáze bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ), pro které je přiřazena hodnota faktoru. Hodnotu C faktoru udává krajinný pokryv pozemku (tabulka 1).

Tabulka 1. Hodnota C faktoru pro konkrétní kultury
Table 1. The C factor for the particular culture
Uhrova-tabulka-1

Dalším krokem zpracování je identifikace a vymezení stupňů erozního ohrožení a jejich porovnání s maximální přípustnou ztrátou půdy podle hloubky půdy. Přípustná hodnota ztráty půdy (Gp) odpovídá hodnotám, které by na lokalitách s danou hloubkou půdního profilu neměly být překročeny s ohledem na zachování funkcí půdy a její úrodnosti. U mělkých půd (půdní profil do 30 cm) představuje přípustná ztráta půdy 1 t·ha-1·rok-1. Pro středně hluboké (30–60 cm) a hluboké půdy (nad 60 cm) je přípustná ztráta půdy 4 t·ha-1·rok-1. Hloubku půdního profilu udává poslední číslice číselného kódu bonitované půdně ekologické jednotky (BPEJ). Pozemky s mělkými půdami s hloubkou do 30 cm by neměly být využívány pro polní výrobu a z hlediska zachování jejich trvalé úrodnosti se doporučuje jejich převedení do kategorie trvalých travních porostů. Podle vypočtené ztráty půdy byly půdní bloky rozděleny do čtyř stupňů erozního ohrožení půd (tabulka 2). Návrh vymezení stupňů erozního ohrožení vychází z kategorizace podle Dýrové [8].

Vzhledem k tomu, že od roku 2012 je při výpočtu průměrné roční ztráty používána dvojnásobná hodnota R faktoru, může být přípustná ztráta půdy vodní erozí překročena i v místech, kde byla PBPO v minulosti již navrhována a i realizována podle výsledků stanovení erozního ohrožení při použití nižší hodnoty R faktoru.

Tabulka 2. Stupně erozního ohrožení podle x­‑násobku překročení hodnot přípustné ztráty půdy (upraveno podle [8])
Table 2. The degree of erosion threat by x­‑times exceeding the tolerable erosion levels (adapted from [8])
Uhrova-tabulka-2

Přehled opatření uplatňovaných na zemědělské půdě

Organizační opatření

Patří k nejjednodušším protierozním opatřením z hlediska realizace. Vychází především ze znalostí příčin erozních jevů a zákonitostí jejich rozvoje a vyúsťují v obecné protierozní zásady, jako je optimální funkční a prostorové uspořádání pozemků a změna v rozmísťování plodin podle jejich ochranného vlivu na půdu (např. včasný termín výsevu plodin, rozmístění plodin podle svažitosti pozemku, pásové střídání plodin, protierozní osevní postupy apod.). Obecně lze organizační protierozní opatření popsat jako opatření, která protierozní ochranu řeší návrhem optimálního tvaru pozemku a jeho situování vůči terénu (svahu) a situováním pěstovaných plodin v závislosti na erozní ohroženosti. Důležitou úlohu tvoří vegetační pokryv, který chrání půdu před erozním účinkem kapek, zároveň podporuje vsak vody do půdy a svými kořeny zpevňuje půdu, která se stává odolnější vůči eroznímu působení tekoucí vody.

Agrotechnická opatření

Protierozní agrotechnická opatření se používají ke zlepšení vsakovací schopnosti půdy, zvýšení její protierozní odolnosti a k vytvoření ochrany jejího povrchu především v období výskytu přívalových srážek. Uvedená opatření navazují svým charakterem na opatření organizační a patří mezi ně: hrázkování a důlkování povrchu půdy, zatravnění meziřadí, mulčování apod. Pokud to sklon a systém mechanizačních prostředků dovolují, měla by být uplatněna zásada provádění agrotechnických operací ve směru vrstevnic, nejvýše s malým odklonem od tohoto směru.

Technická protierozní opatření

Technické liniové prvky protierozní ochrany přerušují délku svahu a napomáhají rozptýlení povrchového odtoku. Jsou navrhovány také tak, aby svou lokalizací usměrňovaly obdělávání pozemků a způsob hospodaření zemědělských subjektů. Vedle základní protierozní funkce mají spolu s doprovodnou zelení velký význam i z hlediska krajinně estetického a ekologického. Systém liniových protierozních prvků v kombinaci se zelení může fungovat v krajině i jako nezbytná součást lokálních biokoridorů a tvořit tak základ územních systémů ekologické stability krajiny. Mezi technická protierozní opatření je možné zahrnout: průlehy, příkopy, hrázky, retenční nádrže. Průlehy a příkopy mohou sloužit k zasakování srážkových vod nebo k jejich odvádění mimo urbanizovaná území do recipientu nebo do nádrže.

Zasakovací pásy podél vodních toků

Tento typ nepatří mezi typická protierozní opatření. Jeho ochranná funkce spočívá především v převedení části vody přitékající z přilehlých pozemků k vodoteči na infiltraci. Je tím podporována retenční schopnost území a také omezován transport splavenin a na ně vázaných látek do recipientu. Kde to bylo vhodné, byly podél vodních toků navrhovány v šířce 20 m od břehové hrany.

Návrhy opatření na zemědělské půdě

Jak již bylo uvedeno, podrobnost návrhů opatření na zemědělské půdě se lišila podle míry ohrožení povodněmi a erozí (velmi vysoká, vysoká a střední míra ohrožení). Řešení se zaměřilo na území, které spadalo do prvních dvou kategorií.

Na půdních blocích se speciálními kulturami (vinice, chmelnice a sady), které v České republice zaujímají výměru okolo 41 tisíc ha, byla opatření řešena pouze obecnými doporučeními, jako je např. zatravnění meziřadí apod. Výchozím stavem pro posouzení speciálních kultur byl stav intenzivního využití (kypřené meziřadí) jako nejhorší možný stav. Vznik eroze půdy v trvalých kulturách je umožněn zejména širokým rozestupem pěstovaných rostlin (dřevin). Dalším vlivným faktorem je výskyt těchto kultur na svažitých pozemcích a velká souvislá plocha takto obhospodařované zemědělské půdy.

V katastrálních územích, kde již byly ukončeny pozemkové úpravy, byla opatření navržená v plánech společných zařízení zahrnuta již do výpočtu výchozího erozního ohrožení. Vzhledem ke změnám ve výpočtu erozního smyvu (zvýšení R faktoru na hodnotu 40) mohlo dojít k situaci, že některé půdní bloky nesplňovaly přípustnou ztrátu půdy. V takových případech byla navrhována doplňující opatření, jako např. zatravnění, změny osevních postupů apod.

Na orné půdě byla navrhována opatření, pokud bylo na půdním bloku dosaženo stupně ohrožení 2–4 (tabulka 2), tzn. střední až velmi silné ohrožení erozí. Nejprve byly na řešených plochách paušálně implementovány tyto dva typy opatření:

  • Stabilizace drah soustředěného odtoku (DSO) v šířce 20 m. Podkladem pro jejich identifikaci byly informace Ministerstva zemědělství ČR z roku 2013, kdy proběhlo vyhodnocení výrazných konvergentních svahů s projevy soustředěného odtoku, eroze a sedimentace na ortofotomapách.
  • Návrh zatravnění na všech půdních blocích (PB) s převážně mělkou půdou (tj. půdní profil do hloubky 30 cm). Tyto PB nejsou vhodné pro zemědělské využití z hlediska dlouhodobé udržitelnosti.

Po aplikaci těchto paušálních opatření následovalo nové stanovení a vyhodnocení erozního smyvu a stupně erozního ohrožení. Pokud nebylo u půdního bloku dosaženo přípustné ztráty půdy, byl tento půdní blok dále předmětem podrobnějšího řešení. Nejdříve byla navrhována agrotechnická a organizační opatření (implementace navržených ochranných osevních postupů v kombinaci s půdoochranným obděláváním a pásovým hospodařením). Pokud opět nedošlo k dosažení požadovaného stupně ochrany na řešeném bloku orné půdy, byla aplikována technická protierozní opatření a zatravnění (obr. 1).

Technická protierozní opatření byla navrhována za účelem omezení hodnoty LS faktoru, tzn. změny délky a sklonu svahu pozemku s tím, že byla upřednostněna opatření zasakovací před odváděcími. V oblastech s vysokým stupněm erozního ohrožení byla navržená opatření podrobně vymezena. Pro každou lokalitu byl volen příslušný prvek podle místní vhodnosti a lokálních požadavků.

Celkový přehled navržených opatření

Rozsah území pro návrhy opatření na zemědělské půdě byl vymezen půdními bloky (PB) podle databáze LPIS, které byly rozděleny do čtyř základních kultur (tabulka 3).

Tabulka 3. Rozsah zemědělské půdy zahrnuté do řešení
Table 3. The extent of agricultural land included in the solution
Uhrova-tabulka-3

Po implementaci paušálních opatření (zatravnění mělkých půd a stabilizace drah soustředěného odtoku) zůstalo stále více než 1,36 mil. ha orné půdy v řešeném území erozně ohroženo. U zhruba poloviny z nich (cca 761 tis. ha) byly navrženy vhodné osevní postupy, popř. změna agrotechniky, u zbývajících pak technické protierozní opatření, popř. trvalé zatravnění.

Jako součást technických opatření na zemědělské půdě byly navrhovány i retenční nádrže. Celkem se jednalo o 39 suchých nádrží bez trvalého přítoku umístěných na dráhách soustředěného odtoku. Jednotlivé nádrže jsou definovány plochou zátopy, která byla posouzena z pohledu možných kolizí se zastavěným územím, popř. významnou infrastrukturou. Na tocích pak bylo v rámci projektu dále navrženo 899 profilů malých vodních nádrží, jejichž hlavním účelem je ochrana před povodněmi.

V katastrech, kde již byly v území s velmi vysokou mírou ohrožení povodněmi a erozí ukončeny pozemkové úpravy, výpočet erozního smyvu ukázal, že téměř 165 tis. ha je stále erozně ohroženo. Tento výsledek je možné z velké části přičítat změnám při stanovení erozního ohrožení (zvýšení R faktoru, snížení hodnot přípustné roční ztráty půdy [1]). Významnou roli zde může hrát i fakt, že pozemkové úpravy byly v minulosti zaměřeny především na vypořádání vlastnických vztahů a zpřístupnění pozemků. Změny odtokových poměrů a řešení eroze jsou v projektech pozemkových úprav zohledňovány významněji až v posledních letech. Výsledek pozemkových úprav značně ovlivňuje také nezbytnost projednat navrhované opatření s vlastníkem pozemku a získání jeho souhlasu.

Uhrova-1
Obr. 1. Příklad návrhů opatření na zemědělské půdě (TPEO – technická protierozní opatření)
Fig. 1. Example of draft measures on agricultural land (TPEO – technical erosion control measures)

Opatření na vodních tocích a v nivách

Návrhy opatření na vodních tocích a nivách jsou založeny na kategorizaci přírodě blízkých protipovodňových opatření (dále jen „kategorizace PBPO“) uveřejněné v Metodice PBPO [2]. Týkaly se páteřních toků povodí IV. řádu v území s velmi vysokou a vysokou mírou ohrožení povodněmi a erozí.

Úseky toků, pro něž byla opatření navrhována, vzešly z posouzení možnosti reverze jejich antropogenního ovlivnění a jejich geomorfologického potenciálu přirozeného stavu toku a nivy. Byly definovány úseky vodních toků, jejichž nivy disponují potenciálem pro akumulaci, řízené rozlivy, popř. jsou vhodné pro jiné typy opatření. Jako nevhodné byly vyřazeny úseky toků s nivou omezenou podélnými stavbami (hráze, násypy komunikací, rozsáhlé terénní úpravy) nebo se zástavbou v aktivní inundaci, popř. úpravami toku, které zásadním způsobem ovlivnily kapacitu koryta. Před vlastními návrhy byla do úseků toků promítnuta opatření navržená v plánech dílčích povodí a studií proveditelnosti financovaných Operačním programem Životní prostředí.

Uhrova-2
Obr. 2. Příklad návrhů opatření na tocích a nivách v území s velmi vysokou mírou ohrožení povodněmi a erozí
Fig. 2. Example of draft measures on rivers and floodplains in areas with very high threat of flood and erosion

V území s velmi vysokou mírou ohrožení povodněmi a erozí (cca 40 % území ČR) byly uplatňovány podle kategorizace PBPO následující typy opatření (obr. 2):

  1. PBPO v nezastavěném území, snížením kapacity koryta revitalizací a formou zvýšení kapacity rozlivů do údolní nivy, které se podílí na transformaci povodňových průtoků.
  2. PBPO v zastavěných oblastech, zkapacitnění koryta a urychlení odtoku, složený profil se stěhovavou kynetou – revitalizovaným korytem, možnost ohrázování zastavěných území.
  3. PBPO transformací povodňové vlny v suchých nádržích a revitalizace toků a niv v zátopě nádrže.
  4. Opatření na tocích, které zajišťují ekologické nebo architektonické funkce toku a nejsou přímou součástí potřebných protipovodňových opatření (např. v parcích a zastavěných oblastech, náhony).
  5. Ochrana fungující retence záplavových území nebo toků v sevřených údolích a realizace dílčích opatření pro zlepšení hydromorfologické struktury toků a niv.
  6. Opatření kombinující typy 1 a 5 + technická protipovodňová opatření (PPO).

Při řešení byly doplněny dvě kategorie PBPO, které jsou kombinací několika stávajících opatření a byly uplatňovány v intravilánu s neznámým cílovým stavem protipovodňové ochrany (PPO) a v místech vodních nádrží a soustav vodních nádrží:

  1. Opatření v intravilánu, u kterého nejsou relevantní informace ohledně stávajícího stavu PPO. Jedná se o kombinaci opatření 2, 4 a 6 z původní kategorizace PBPO.
  2. Opatření na vodních nádržích, které jsou situovány na řešeném vodním toku. Jedná se o kombinaci potenciálních opatření pro zlepšení technického stavu objektů s cílem zvýšení retence a bezpečnosti vodního díla, podpora rozvoje litorálu a dalších přírodě blízkých prvků.

V území s vysokou mírou ohrožení povodněmi a erozí byly navrženy skupiny opatření sestavené z agregovaných základních typů opatření:

  1. Skupina opatření podporující retenci v nivách, včetně ochrany stávajícího stavu zachovalých úseků vodních toků a niv. Kombinuje opatření 1, 5 a 6 původní kategorizace PBPO. V případě přítomnosti vodních nádrží se jedná i o opatření 8.
  2. Skupina opatření podporující protipovodňovou ochranu v zastavěných oblastech. Kombinuje opatření 2, 4 a 6 původní kategorizace PBPO. V případě nedostatku informací o stávající PPO se jedná i o kombinaci s opatřením 7.
  3. Skupina opatření jsou potenciální profily pro realizaci suchých nádrží.
  4. Skupina opatření vázaná na vodní nádrže a soustavy vodních nádrží. Vymezení úseků odpovídá přístupu v rámci opatření 8.

Navržená opatření, popř. skupiny opatření pro jednotlivé úseky vodního toku vychází z potenciálu dané lokality pro možnou aplikaci uvedených opatření. Jedná se tedy o rámcový návrh opatření vhodný pro daný úsek vodního toku, pro něhož lze definovat základní funkční parametry, a dává tak představu projektantům o možnostech PBPO. Konkrétní technické řešení v dané lokalitě vychází ze standardních postupů řešení vodohospodářských staveb.

Závěr

Řešení problematiky eroze a lokálních povodní by měla bezesporu zahrnovat tradiční technické postupy, spočívající v uplatňování ochranných opatření (organizačních, agrotechnických i technických). Na uvedená opatření by měly ovšem také navazovat strategické kroky, které kladou důraz na aplikaci komplexního systému ochrany a organizace povodí a kromě protierozní a protipovodňové ochrany svým účinkem zvyšují retenční schopnosti krajiny a podporují její ekologickou stabilitu. Navržená opatření mají významnou funkci v redukci ztráty půdy vodní erozí a transportu splavenin, jsou také účinnou protipovodňovou ochranou eliminující nepříznivé dopady povrchového odtoku při lokálních (přívalových) srážkách s vysokou intenzitou.

Popisovaná opatření navržená v projektu Strategie nejsou sice legislativně závazná, přesto je v posledních několika letech vytvářena společenská i politická potřeba jejich realizace. Plní úkoly řady vládních usnesení (např. č. 799 ze dne 10. listopadu 2010 [9]).

Navrhovaná opatření se mohou stát závazná až v okamžiku, kdy budou pevnou součástí některých strategických nástrojů rozvoje území, jakými jsou např. územní plán nebo plán dílčího povodí, popř. pozemkové úpravy.

Ačkoliv závaznost navržených přírodě blízkých protipovodňových a protierozních opatření přímo nevyplývá z legislativy, jsme nuceni tato opatření bezodkladně začít řešit ve vazbě na negativní projevy povodní z přívalových srážek a vodní eroze v krajině v důsledku změny klimatu či nevhodným způsobem hospodaření.

Poděkování

Tento příspěvek popisuje výstupy projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice, který byl financován Operačním programem Životní prostředí.

Posted by & filed under Hydraulika, hydrologie a hydrogeologie.

Souhrn

Projekt Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice řeší komplexně možnosti zvýšení retence vody v krajině. Příspěvek stručně popisuje dva z nástrojů pro analýzy a návrhy: použití metody CN křivek a srážkoodtokové modelování.

Úvod

Jedním ze stěžejních cílů projektu Strategie ochrany před negativními vlivy povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v ČR je snížení výšky přímého odtoku při přívalových srážkách, popř. transformace povodňových vln v nádržích. Na základě analýz současného stavu odtokových poměrů byly identifikovány problematické oblasti, ve kterých byl navržen soubor opatření a posléze posouzena jeho efektivita.

Analýza odtokových poměrů

Vyhodnocení odtokových poměrů v povodích ČR před návrhy opatření spočívalo ve vytvoření gisových vrstev hodnot CN (čísla odtokových křivek), směrů odtoku a akumulace odtoku. Dále byla vyhodnocena potenciální retence A (mm), výšky přímého odtoku Ho (mm) a objemy přímého odtoku Oph (m3) při návrhových srážkách pro povodí III. a IV. řádu. Tím byly připraveny podklady pro návrhy retenčních prostor, vyhodnocení změn odtokových poměrů po návrzích opatření a podklady pro detailní posouzení efektů navržených opatření.

K určení možné retence území byly využity vrstvy CN hodnot ve třech stupních předchozího nasycení povodí. Pro území ČR byla vytvořena souvislá vrstva způsobu využití území, jejímž základem byla geodatabáze půdních bloků LPIS rozšířená o vrstvu PUPFL (pozemky určené pro plnění funkce lesa) a doplněná daty ze ZABAGEDu. Vrstva způsobu využití území byla prolnuta s vrstvou hydrologických skupin půd.

Konkrétní hodnoty pro výchozí vrstvu CN II (střední stupeň nasycení) jsou obsaženy v tabulce 1. Pro ornou půdu byly hodnoty CN rozlišeny pro dvě varianty: detail a povodí. Pro variantu detail byly použity poměrně vysoké hodnoty (možnost souběhu nepříznivých osevních postupů na celém povodí) a tato varianta je využívána pro analýzy malých povodí s plochou do 10km2. Pro variantu povodí byla hodnota CN snížena – odpovídá průměru pro širokořádkové plodiny a úzkořádkové plodiny.

Tabulka 1. Hodnoty CN II pro jednotlivé způsoby využití území a hydrologické skupiny půd (HSP)
Table 1. Values of CN II for different land­use and hydrological soil groups (HSP)
Stehlik-tabulka-1

Hodnoty uvedené v tabulce jsou platné pro střední stupeň Indexu předchozích srážek (IPS II). IPS je určován na základě 5denního úhrnu předcházejících srážek. IPS I je „suchý“ a určuje stav, který ještě umožňuje uspokojivou orbu a obdělávání (kumulativní úhrn srážek za 5 dní dosáhl méně než 36mm). IPS II je „střední“ a bývá uvažován pro návrhové účely (kumulativní úhrn srážek za 5 dní dosáhl 36 až 53mm). IPS III je „mokrý“ a vyjadřuje stav přesycení předcházejícími dešti (kumulativní úhrn srážek za 5 dní dosáhl více než 53mm).

Hodnoty CN I (pro IPS I) a CN III (pro IPS III) byly odvozeny na základě hodnot CN II v prostředí ArcGIS Raster Calculator podle vzorců uváděných Janečkem a Kovářem [1]:

  • CN I = CN II / (2,334 – 0,011334 CN II),
  • CN III = CN II / (0,4036 + 0,005964 CN II).

 Stehlik-1

Obr. 1. Hodnoty CN II ve variantě „detail“ u orné půdy
Fig. 1. CN II values in a variant „detail“ by arable land

Na základě porovnání objemů přímého odtoku pro současný stav využití území s objemy přímého odtoku pro návrhový stav s protierozními opatřeními v jednotlivých povodích lze stanovit, jaký mají navrhovaná opatření vliv na změnu odtokových poměrů [2]. Nezbytnou součástí ochrany před přívalovými povodněmi je tedy také komplexní protierozní ochrana půdy [3, 4].

Tabulka 2. Hodnoty CN II pro opatření na orné půdě a hydrologické skupiny půd (HSP)
Table 2. Values of CN II for measures on arable land and hydrological soil groups (HSP)
Stehlik-tabulka-2

Posouzení kritických bodů srážkoodtokovými modely

Hodnoty CN posloužily mimo jiné pro výpočet povodňových vln v profilech tzv. kritických bodů, představujících nebezpečí ohrožení intravilánu při přívalových srážkách. V rámci projektu bylo posuzováno celkem 490 kritických bodů v územích kategorie A a B. V potenciálně nejohroženějších povodích kritických bodů byla provedena terénní šetření, významnost kritických bodů byla diskutována s místní samosprávou a byla navržena opatření pro zmírnění možných následků přívalových srážek.

Pro 226 kritických bodů byly sestaveny srážkoodtokové modely v prostředí HEC­HMS. V každém modelu jsou k dispozici výpočty pro stávající stav a návrhový stav řešeného povodí. Při vytváření modelů byla použita metodika podle ČHMÚ [5, 6]. Výpočet objemu přímého odtoku tedy využívá metodu CN­křivek, transformace přímého odtoku metodu jednotkového hydrogramu podle Clarka a postup povodňové vlny v říčních úsecích metodu Muskingum. Zatížení modelů proběhlo návrhovými dvacetiletými a stoletými srážkami. Vzhledem k hromadnému zpracování nebyly při modelování vyhodnocovány možné nejistoty a neurčitosti.

 Stehlik-2

Obr. 2. Modelované profily kritických bodů
Fig. 2. Modeled profiles of critical points

Pro snížení povodňových vln jsou nejúčinnějšími opatřeními vodní nádrže s retenčním prostorem. Nově navrhované nádrže byly do povodí umísťovány podle potřeby ochrany zastavěného území, morfologie terénu a využití území. Navržené nádrže s odvozenou charakteristikou výšky hladiny a objemu byly pro účely základní analýzy efektivnosti uvažovány s přelivem, jehož kóta je 0,5m pod úrovní hladiny při stoleté povodňové vlně. Vedle nádrží působí na retenci v povodích příznivě také protierozní opatření v ploše povodí (snížení hodnoty CN) a revitalizace vodních toků, mírně zpomalující průchod povodní (úprava transformačního faktoru v metodě Muskingum).

V katalogovém listu srážkoodtokového vyhodnocení kritického bodu je mimo jiné znázorněn hyetogram stoleté a dvacetileté srážky. Dále je v grafu možno sledovat hydrogramy stoletého a dvacetiletého odtoku v uzávěrovém profilu kritického bodu v m3/s pro stávající stav a návrhový stav. Další část katalogového listu obsahuje tabelární výčet a vyhodnocení sledovaných veličin pro významné uzly schematizovaného povodí. Sledovanými veličinami jsou plocha povodí v km2, objem povodňové vlny v tis. m3, kulminační průtok v m3/s, maximální zadržený objem v navržených nádržích v tis. m3 a maximální objem nádrží, odpovídající ploše zátopy (v tis. m3). V pravé části tabulky se nachází vyhodnocení změny kulminace v hodnotách průtoku (m3/s) a v procentuálním vyjádření změny.

 Stehlik-3

Obr. 3. Vyhodnocení efektů modelem HEC­HMS pro kritický bod v obci Štěnovický Borek
Fig. 3. Evaluation of effects by HEC­HMS model for the critical point in Štěnovický Borek municipality

Závěr

Uváděné postupy metody CN křivek a srážkoodtokového modelování umožňují posoudit vlivy souboru opatření na odtokové poměry v povodích. Opatření v ploše povodí, opatření na vodních tocích a v nivách i nově navrhované nádrže působí v souhrnu na zlepšení stavu krajiny z hlediska protipovodňového a protierozního i s přesahem do ochrany před výskytem sucha.

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

Souhrn

Článek představuje prezentační portál Voda v krajině (www.vodavkrajine.cz) jako zdroj informací o přírodě blízkých protipovodňových opatřeních. Popisuje obsah a účel jednotlivých částí současné podoby portálu včetně technického řešení a současně zmiňuje úlohu portálu v budoucnosti.

Levitus-1

Obr. 1. Úvodní stránka portálu Voda v krajině
Fig. 1. Homepage of the website “Water in the landscape“

Úvod

Současným účelem prezentačního portálu Voda v krajině (www.vodavkrajine.cz) je přehledná publikace informací a výstupů projektu Strategie ochrany před negativními dopady povodní a erozními jevy přírodě blízkými opatřeními v České republice (dále jen „Strategie“), který řešil Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, v. v. i. (dále jen VÚV), v období 01/2011–10/2015 ve spolupráci se sdružením dodavatelů Sweco Hydroprojekt a. s., VRV, a. s., WASTECH, a. s., a SINDLAR Group, s. r. o. Projekt se zabýval analýzou současného stavu krajiny České republiky ve vztahu k problematice ohrožení povodněmi a vodní erozí a následným návrhem souborů vhodných přírodě blízkých protipovodňových opatření (dále jen PBPPO) na vodních tocích a v ploše povodí, která pomohou zvýšit míru ochrany ohrožených oblastí. Podoba úvodní stránky portálu je znázorněna na obr. 1.

Na portálu jsou publikovány tyto hlavní informace a materiály:

  • popis projektu, aktuality a kontaktní informace;
  • popis navržených opatření a jejich prezentace;
  • popis mapových kompozic publikovaných formou webových mapových aplikací obsahujících geografická data navržených přírodě blízkých opatření;
  • podklady pro žadatele o dotace na realizaci opatření;
  • doplňující informace, dokumenty a data ke stažení.

Informace o navržených PBPO

Informace o PBPO navržených v rámci projektu Strategie jsou na portálu publikovány ve formě mapových kompozic a dokumentace.

Mapové kompozice

Geografická podoba PBPO je prezentována formou několika mapových kompozic, jejichž seznam je dostupný po kliknutí na odkaz „Mapové kompozice“ na úvodní stránce portálu, nebo zadáním přímého odkazu www.vodavkrajine.cz/mapove­kompozice do adresního řádku webového prohlížeče.

Jedná se o tyto mapové kompozice:

  • návrhy opatření v povodí kritických bodů,
  • návrhy opatření na vodních tocích a nivách,
  • návrhy opatření na zemědělské půdě,
  • návrhy systému opatření,
  • erozní ohrožení zemědělské půdy,
  • hydromorfologie,
  • odtokové poměry,
  • charakteristiky PUPFL.

Informace o každé mapové kompozici se zobrazí po kliknutí na její název. Náhled informací ukazuje obr. 2.

Levitus-2

Obr. 2. Informace o mapové kompozici
Fig. 2. Information about map composition

Samotná mapová kompozice je publikována v podobě webové mapové aplikace, která je dostupná po kliknutí na adresu uvedenou v části „Webová mapová aplikace“, nebo po kliknutí na obrázek ukázky mapové kompozice.

Uživatelské rozhraní webové mapové aplikace je znázorněno na obr. 3. Podrobný návod k webové mapové aplikaci je možné stáhnout v dolní části úvodní stránky portálu v sekci „Ke stažení“ nebo na stránce „Výstupy“ (www.vodavkrajine.cz/vystupy).

Mapovou kompozici je současně možné připojit do vhodného GIS softwaru (ArcGIS Desktop apod.) v podobě mapové služby ArcGIS Server nebo mapové služby WMS. URL adresy pro připojení těchto služeb jsou uvedeny v popisu každé mapové kompozice.

Dokumentace navržených PBPO

Dokumentace navržených PBPO ve formátu pdf je dostupná po kliknutí na odkaz „Výstupy“ na úvodní stránce portálu nebo zadáním přímého odkazu www.vodavkrajine.cz/vystupy do adresního řádku webového prohlížeče. Vybrané části dokumentace je současně možné stáhnout v dolní části úvodní stránky portálu v sekci „Ke stažení“.

Interpretace obsahu mapového portálu

Výsledná soustava opatření, která je publikována na portálu, představuje návrh cílového stavu území, který vycházel z hodnocení morfologie terénu a odstranění významných kolizí s aktivitami v zastavěném území a prvky VH infrastruktury v krajině. Při sestavování této soustavy opatření byla hledána vhodná kombinace PBPO a ostatních opatření. Nejedná se o konečný neměnný stav navržených opatření, ale o podklad, který bude využíván při zpracování podrobných projektových dokumentací jednotlivých prvků protipovodňové a protierozní ochrany v konkrétním území menšího rozsahu.

Datový balíček

Portál slouží k prezentaci výstupů popisovaného projektu a umožňuje on­line práci s daty pomocí WMS služeb. Pro potřeby odborné veřejnosti byla také připravena sada datových výstupů, kterou je možné získat na základě žádosti na Odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí. Jedná se především o geografická data ve formátu ESRI shapefile (.shp), která umožňují jejich přímé využití v prostředí GIS. Obsahem datové sady jsou výsledky vstupních analýz, které byly provedeny v rámci projektu. Jedná se o tato témata:

  • Vymezení kategorií území pro různé úrovně podrobnosti zpracování,
  • Prostorové informace o využití zemědělského půdního fondu,
  • Vymezení hydrologických skupin půd,
  • Vymezení drah soustředného odtoku,
  • Analýza odtokových poměrů v povodí,
  • Lokalizace území ohrožených povodněmi z přívalových srážek (tzv. kritické body),
  • Hydrologická bilance,
  • Vyhodnocení antropogenního ovlivnění toků,
  • Stanovení hydrického režimu lesních půd,
  • Stanovení odolnosti lesní půdy vůči těžebně dopravní erozi.

Součástí poskytované datové sady je i výsledná soustava navrhovaných opatření v ploše povodí, v přispívajících plochách kritických bodů, na tocích a nivách a v podobě malých retenčních nádrží.

Postupy, na jejichž základě výše uvedená data vznikla, jsou uvedeny v doprovodných textech, kde je také podrobně popsána struktura vlastních dat.

Podklady

Informace o podkladech pro různá témata týkající se problematiky PBPO jsou dostupné po kliknutí na odkaz „Podklady“ na úvodní stránce portálu, nebo zadáním přímého odkazu www.vodavkrajine.cz/podklady do adresního řádku webového prohlížeče.

Levitus-3

Obr. 3. Uživatelské rozhraní webové mapové aplikace
Fig. 3. A user interface of web mapping application

Jedná se tyto typy podkladů:

  • informace o dotacích na realizaci PBPO,
  • materiály Operačního programu Životní prostředí,
  • příručky pro uživatele,
  • metodiky a normy,
  • publikace,
  • ostatní podklady.

Úloha portálu v budoucnosti

V příštích letech bude hlavní úlohou portálu www.vodavkrajine.cz prezentace informací o PBPO. K současným mapovým kompozicím navržených PBPO budou přidána data PBPO realizovaných za finanční podpory Operačního programu Životní prostředí v letech 2007–2013. Dále budou Odborem ochrany vod Ministerstva životního prostředí průběžně doplňovány informace do sekce „Poklady“ s cílem informovat o aktuálních tématech týkajících se problematiky PBPO.

Technické řešení portálu

Portál je tvořen těmito hlavními komponentami:

  • webový server,
  • systém pro správu dat (redakční systém),
  • mapový server,
  • ArcGIS Online.

Webový server

Pro technické řešení webového serveru byla zvolena osvědčená kombinace těchto webových technologií:

  • webový server Apache,
  • databázový server MySQL,
  • skriptovací jazyk PHP.

Systém pro správu obsahu (redakční systém)

Prezentační portál byl postaven na platformě systému Drupal. Jedná se o open source redakční systém pro správu obsahu, který je modulární a umožňuje tvorbu dynamicky orientovaných internetových stránek (internetových časopisů, blogů, internetových obchodů a jiných komplexních systémů). Tato platforma je naprogramována v jazyce PHP, přičemž pro uložení dat může využívat několik typů relačních databázových systémů – v případě popisovaného portálu byla použita relační databáze MySQL.

Mapový server

Jako mapový server byla použita serverová GIS platforma ArcGIS for Server 10.3.1 společnosti ESRI, která umožňuje publikaci GIS zdrojů v prostředí internetu a jejich využití různými typy klientských aplikací. Hlavní výhodou takového řešení je přenesení většiny požadovaného výpočetního výkonu na stranu serveru, přičemž klientské aplikace mohou být spuštěny na méně výkonných zařízeních různých typů (notebooky, tablety, mobilní telefony apod.).

Prostřednictvím uvedeného mapového serveru jsou mapové kompozice publikovány formou mapových služeb ArcGIS for Server a WMS, přičemž mapové služby ArcGIS for Server tvoří obsah webových mapových aplikací.

ArcGIS Online

Pro účely publikace mapových kompozic webovými mapovými aplikacemi byla zvolena platforma ArcGIS Online (https://www.arcgis.com/home/), která v kombinaci se službami publikovanými technologií ArcGIS for Server umožňuje komfortní tvorbu výkonných webových mapových aplikací. Pro každou mapovou kompozici byla vytvořena samostatná webová aplikace. URL adresy jednotlivých webových mapových aplikací jsou uvedeny v části „Mapové kompozice“.

Závěr

Portál Voda v krajině (www.vodavkrajine.cz) je platformou pro prezentaci informací týkajících se problematiky PBPO. Na portálu jsou přehlednou formou publikovány informace o navržených PBPO, a to jak v podobě mapových kompozic (webové mapové aplikace – viz www.vodavkrajine.cz/mapove­kompozice), tak formou doplňující dokumentace (viz www.vodavkrajine.cz/vystupy). V budoucnu budou na portálu publikována data PBPO realizovaných za finanční podpory Operačního programu Životní prostředí v letech 2007–2013 a sekce Podklady, která obsahuje informace pro různá témata týkající se problematiky PBPO, bude Odborem ochrany vod Ministerstva životního prostředí průběžně doplňována aktuálními informacemi.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Na rybníky v krajině je možno pohlížet z hlediska ekologického, ale i hydrologického. Mohou být využity pro revitalizační či protipovodňová opatření. V souladu s tím vznikají v současné době studie o možnosti využití bývalých i stávajících rybničních ploch pro zemědělské nebo vodohospodářské účely. Vznikají také nové malé nádrže. Jaký je váš názor na tyto aktivity?

Ministerstvo zemědělství připravilo dva nové dotační programy týkající se krajinotvorné funkce rybníků, oba pro období 2016–2021. Jeden se nazývá „Podpora retence vody v krajině – rybníky a vodní nádrže“, bude financován z národních zdrojů a předpokládáme, že na něj bude celkem vydáno 1,250 miliardy korun. Jeho hlavním cílem je obnovení a zlepšení retenční schopnosti krajiny, celkové odbahnění nejvíce zanesených rybníků o výměře 2 až 30 hektarů, zlepšení technického stavu rybničního fondu České republiky a zvýšení bezpečnosti rybníků a vodních nádrží za povodní. Všechny nádrže musí převést průtok na úrovni stoleté vody a vyšší. Vodní nádrže rovněž přispějí k zajištění minimálního zůstatkového průtoku ve vodotečích i v období déletrvajícího sucha. Program také umožní financování oprav rybníků, které by mohly ohrozit své okolí. Žádosti o dotace z tohoto programu mohou podávat právnické i fyzické osoby zapsané v evidenci zemědělského podnikatele, vybrané školy a výzkumné organizace a organizace Českého nebo Moravského rybářského svazu nebo rybářská sdružení. Program navazuje na zkušenosti předchozího programu „Podpora obnovy, odbahnění a rekonstrukce rybníků a výstavby vodních nádrží“, který probíhal v letech 2007–2015 a v jehož rámci bylo investováno více než 2,8 miliardy korun v rámci dotace a 0,83 miliardy z vlastních zdrojů žadatelů. Investováno bylo celkem do 296 akcí, z toho odbahněno či rekonstruováno bylo 252 nádrží o celkové výměře 2687 hektarů. U dalších 44 akcí šlo o novostavby rybníků o celkové výměře přes 160 hektarů.

Rozhovor-1

Druhým programem je „Podpora opatření na drobných vodních tocích a malých vodních nádržích“. U něho se počítá s finančním rámcem 2 miliardy korun, z toho dotace by měly tvořit 1,6 miliardy korun. Podpora je zaměřena na rekonstrukce a opravy drobných vodních toků a souvisejících vodních děl s cílem stabilizovat odtokové poměry a zlepšit vodní management krajiny. Součástí programu je i rekonstrukce a oprava rybníků a malých vodních nádrží s cílem posílit retenci a akumulaci vody v krajině a zlepšit jejich technický stav. O dotace z tohoto programu mohou žádat kromě státních podniků Povodí a Lesy ČR také obce a svazky obcí. Jsem rád, že už v počáteční fázi projevily právě obce o tento program velký zájem, v rámci první výzvy podaly celkem 294 žádostí s finančním výhledem 325 milionů korun.

 

Co chystá ministerstvo v rámci boje proti zemědělskému suchu? Jaká chystá opatření, programy? Jaké jsou zdroje financování?

Za nejdůležitější považuji změnu přístupu k hospodaření na zemědělské a lesnické půdě. Tady chystáme od ledna příštího roku zásadní změnu v tom, že budeme mít vyšší nároky na osevní postupy zemědělců, to znamená na střídání plodin a na to, aby půda měla v budoucnu vyšší podíl organických látek, tedy měla vyšší absorpční kapacitu. Budeme také chtít menší půdní bloky na svažitých pozemcích. Pokud se nám podaří osevní postup změnit a získat větší podíl pícnin nebo hlouběji kořenících plodin a meziplodin, které přispějí ke zvýšení organické hmoty v půdě, může se efekt projevit poměrně rychle za dva, tři roky. Způsob hospodaření na půdě považuji za klíčový, s tím souvisejí závlahové systémy, údržba melioračních systémů, zadržování vody v krajině pomocí rybníků a malých vodních nádrží – ale o tom už byla řeč, ovšem vše spolu velmi úzce souvisí.

 

V minulém období se opomíjela problematika závlah, ale v současné době se zdá, že je této problematice v souvislosti s častějším výskytem velkého sucha věnována větší pozornost. Je to záměrem MZe?

Máte pravdu, ale to hovoříte o minulosti poměrně vzdálené. Ministerstvo zemědělství teď dokončuje administraci dotací z dotačního programu „Podpora konkurenceschopnosti agropotravinářského komplexu – závlahy“, který probíhal v letech 2009–2016. Jeho cílem bylo snížit potřebu závlahové vody a energetické náročnosti závlah. Ačkoli program ještě není ukončen a vyhodnocen, můžeme říci, že v jeho průběhu bylo do této chvíle zrealizováno 52 pásových zavlažovačů s průměrem hadice do 90 milimetrů, 151 pásových zavlažovačů s průměrem hadice nad 90 milimetrů a na 370 hektarech došlo ke zřízení závlahy formou postřiku a mikropostřiku. Na 52 hektarech byla podpořena kapková závlaha s životností hadice 3 až 6 let a 124 hektarů je vybaveno příslušenstvím ke kapkové závlaze (filtry, distribuční rozvody, automatizace). Dále došlo k obnově či výstavbě 39000 metrů trubních rozvodů do průměru 100 milimetrů a 116000 metrů trubních rozvodů o průměru 100 až 300 milimetrů (do těchto hodnot je započteno i přenosné rychlospojkové potrubí). Objem nových či obnovených závlahových nádrží činí 92516m3.

Nyní je v přípravě program „Podpora konkurenceschopnosti agropotravinářského komplexu – závlahy – II. etapa“, který naváže na program předcházející s realizací v letech 2017–2022.

 

Zvažuje resort zemědělství možnost nadlepšování průtoků mezi jednotlivými vodohospodářskými soustavami?

Zhodnocení potenciálu jednotlivých povodí ohrožených výskytem sucha z hlediska možností převodů vody ze sousedních povodí s dostatkem vodních zdrojů je jedním z úkolů, které vyplývají z usnesení vlády z července roku 2015, jímž byla přijata opatření na zmírnění následků nedostatku vody. Na počátku letošního roku podniky Povodí ve spolupráci s krajskými úřady vytipovaly některé lokality a nyní ve spolupráci s výzkumnými pracovišti a vysokoškolskými odborníky zkoumají blíže parametry možných řešení. Výsledky budou sumarizovány do konce tohoto roku. Jako příklad je možno uvést dotace průtoků v Rakovnickém potoce v povodí Vltavy přečerpáváním z povodí Ohře.

 

Můžete nám přiblížit problematiku Generelu území chráněných pro akumulaci povrchových vod (LAPV), který je jedním z opatření pro řešení dopadů klimatické změny?

Generel tvoří celkem 65 území, která jsou dlouhodobě hájena, protože jejich poloha, hydrologické podmínky a celá řada dalších parametrů je vymezuje jako potenciálně vhodná pro stavbu vodní nádrže. Bohužel to v minulosti nebylo zcela správně chápáno a i média často nazývala Generel „plánem na stavbu přehrad“. To je samozřejmě omyl, protože představa, že bychom v České republice v dohledné době budovali 65 přehrad, je naprosto nereálná. To, co nazýváme „dlouhodobým hájením“, znamená, že se v těchto místech nemá budovat nákladná infrastruktura, která by v případě, že by se tam nějaká nádrž měla přece jen stavět, byla závažnou překážkou. A zase: neznamená to, že by se v těchto lokalitách nemohlo vůbec nic postavit. Nákladnou infrastrukturou rozumíme tovární komplex, víceproudou dálnici apod. Tedy není to plán na výstavbu 65 přehrad, nemůžeme ovšem ani tvrdit, že v případě nedostatku vody, který se ukazuje být stále reálnější hrozbou, nebudeme v žádném z těchto míst o výstavbě vodní nádrže uvažovat. Jedná se tedy o tzv. územní rezervu.

 

Jak hodnotíte činnost odborné meziresortní komise Voda­sucho, jejímž cílem je najít řešení problematiky výskytu a dopadů dlouhodobého sucha na území ČR?

Komise funguje velmi dobře a jsem velmi rád, že jsem byl také jejím iniciátorem. Za největší klad považuji, že se nám ji podařilo zřídit hned při prvním náznaku hrozby sucha v roce 2014. Rok 2015 i začátek letošního roku daly naší snaze za pravdu, protože sucho v tomto období bylo na naše poměry skutečně extrémní. Musíme mít na paměti, že pro Českou republiku je hrozba sucha obzvlášť varovná, protože jsme závislí na atmosférických srážkách. Všechna voda od nás odtéká do sousedních států, zatímco z nich k nám nepřitéká téměř nic. Jestliže přijde delší období bez dešťů, jako jsme to zažili loni, velmi rychle přijdou problémy v průmyslu i v zemědělství. V posledních letech jsme trpěli spíše opačným extrémem. Za necelá dvě desetiletí jsme zažili devět velkých povodní a snažili jsme se s nimi systematicky bojovat. Vzniklo mnoho nových zákonů, byly zdokonaleny varovné systémy, vybudována protipovodňová opatření. A podobně systematicky je třeba se připravit na řešení následků nedostatku vody, které se projevují záludněji a působí dlouhodoběji. Je třeba hledat účinné způsoby jak zadržet vodu v krajině a ve vodních nádržích, zpomalit odtok vody atd. Podílet se na tom musejí různé resorty a instituce, v tomto směru komise Voda­sucho splnila svou iniciativní a koordinační roli. Z její iniciativy je vláda pravidelně informována o probíhajících aktivitách a může na vývoj bez zbytečných průtahů reagovat.

Rozhovor-2

 

Letos je význačné výročí založení podniků Povodí. Komplexní správa vod v jednotlivých povodích přitom není možná bez koordinace aktivit všech odvětví, která vodu využívají, zemědělství je přitom jedním z nejdůležitějších. Jaký je váš názor na tuto problematiku?

Činnost státních podniků Povodí je páteří našeho vodního hospodářství a funguje velmi dobře, i když vždycky najdeme něco, co je možné zlepšit. Státní podniky Povodí mají velkou odpovědnost za zásobování obyvatel i zemědělských a průmyslových podniků vodou, za hospodárné využívání vodních zdrojů, bezpečnost vodních děl a jejich účelné energetické využívání, za budování protipovodňových opatření, za rozumné udržování vody v krajině a mohl bych ve výčtu jejich povinností ještě dlouho pokračovat.

 

Jak se stavíte k možnosti vzniku jediného centrálního resortu pro řešení problematiky vody?

Nové ministerstvo asi nevznikne, bylo by to příliš nákladné. Ale pokud by celá problematika vody měla přejít pod Ministerstvo zemědělství, nebyl bych proti. Určitě bychom se o ni dobře postarali.

 

Jak byste se ohlédl za druhým cyklem v plánování oblasti vod?

Zatím je brzy ohlížet se za druhým cyklem plánování v oblasti vod, jelikož byl zahájen schválením národních plánů povodí teprve v prosinci loňského roku. Pro toto šestileté období (2015–2021) však byly zpracovány ambiciózní vodohospodářské koncepce, které navrhují bezmála pět tisíc opatření v povodích, z nichž více než polovinu představují opatření typu výstavba kanalizací a čistíren odpadních vod, zajištění přiměřeného čištění, revitalizace a migrační průchodnost, a jedenáct klíčových opatření s celostátním dopadem, která řeší mimo jiné takové otázky, jako je sucho a nedostatek vodních zdrojů, snižování znečištění ze zemědělství nebo zprůchodnění říční sítě. Jejich účelem je zlepšování kvality povrchových a podzemních vod s cílem dosažení takzvaného dobrého stavu vod. Předpokládané finanční zdroje na opatření vyplývající z národních plánů povodí činí celkem 116,11 miliard korun, z toho se předpokládá financování z národních zdrojů ve výši 95,55 miliard korun (státní rozpočet, veřejné zdroje, vlastní zdroje investorů) a finanční podpora z fondů Evropské unie ve výši 20,56 miliard korun.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Řešitelský tým, skládající se z odborníků Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i. (RNDr. Dana Baudišová, Ph.D., Ing. Tomáš Mičaník, Ing. Eduard Hanslík, CSc., RNDr. Denisa Němejcová a další), začal od února 2016 pracovat na řešení výzkumného projektu „Kvalita a hodnocení povrchových vod“. Projekt je podpořen v rámci 3. veřejné soutěže Programu na podporu aplikovaného společenskovědního výzkumu a experimentálního vývoje OMEGA. Záměrem projektu je naplnění hlavního oboru DJ (znečištění a kontrola vody), vedlejšího oboru IN (informatika) a dalšího vedlejšího oboru projektu DN (vliv životního prostředí na zdraví). Projekt je řešen od února 2016 do prosince 2017.

Baudisova-1

Hlavním cílem projektu je aktualizace ukazatelů kvality vody a mezních hodnot tříd jakosti vody, což povede ke zpracování aktualizované normy ČSN 757221, která bude předána Českému normalizačnímu institutu k procesu posouzení, schválení a následnému vydání na konci roku 2017. Dalším cílem projektu je vyhodnotit celospolečenskou potřebu používání této normy a zájem veřejnosti o kvalitu povrchové vody.

Současná norma ČSN 757221 Jakost vod – klasifikace jakosti povrchových vod je v platnosti 17 let a vzhledem k vývoji komunitární a národní legislativy je potřeba ji aktualizovat. Pětistupňová klasifikace je i přes prováděná hodnocení chemického a ekologického stavu povrchových vod v rámci zpracovávání plánů povodí přínosem především pro každoroční aktualizaci hodnocení jakosti povrchových vod (oproti plánům povodí, které jsou zpracovávány v šestiletém cyklu), jednoduchostí hodnocení (oproti způsobu hodnocení ekologického stavu vod) a širší škále mezních tříd (ve srovnání s klasifikací chemického stavu vod).

Baudisova-2

Bude provedena expertní analýza s ohledem na relevantní prováděcí právní předpisy. Primárně bude důležité stanovit hranici mezi II. a III. třídou jakosti, která by měla být v relaci s hodnotami přípustného znečištění povrchových vod a normami environmentální kvality stanovenými nařízením vlády č. 401/2015 Sb. To se může jevit jako obtížné v případě ukazatelů znečištění, pro které jsou stanoveny typově specifické hodnoty podle typu útvaru povrchových vod. Je počítáno také s revizí ukazatelů; některé budou navrženy k odstranění a jiné, charakteristické pro určitý druh znečištění, budou přidány. Celospolečenská potřeba bude ověřena dotazníkovou formou na jednotlivé správce povodí a odbory životního prostředí městských úřadů.

Baudisova-3

Novelizovaná norma bude sloužit pro hodnocení jakosti povrchových vod nejen správcům povodí, ale i dalším relevantním orgánům státní správy, samosprávy a odborným subjektům.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Úvod

V období let 2013–2016 byl týmem odborníků z různých oblastí, který zastřešovalo VÚV TGM, v. v. i., řešen projekt programu NAKI Ministerstva kultury ČR pod názvem „Zatopené kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy“. Hlavním cílem a nosným tématem celého projektu bylo zhodnocení historické, sociálně­kulturní a ekologické kontinuity území, které bylo zcela pozměněno vodohospodářskými úpravami. Dalším cílem bylo porovnat stav společnosti, kultury, krajiny, vodních toků, vodních ploch, včetně jejich využívání, biotopů a dalších složek utvářejících kulturní a přírodní dědictví jižní Moravy v době před a po zatopení plošně rozsáhlých území vodními nádržemi. V průběhu řešení projektu bylo vyhledáno a do společné databáze soustředěno velké množství (cca 700) materiálů všech typů – historických, současných, odborných i populárně­vědeckých textů, tisíce fotografií, mnoho videí i audiozáznamů a dalších materiálů vztahujících se k tématu. Zájmovými oblastmi řešenými v projektu byly významné jihomoravské vodohospodářské lokality Vranovská přehrada, Brněnská přehrada a vodní dílo Nové Mlýny.

Dzurakova-1

Ukázka popisu jarní povodně v Bítově v kronice obce [1]

V oblastech jednotlivých nádrží byla věnována pozornost vývoji zatopených obcí Bítov, Kníničky a Mušov v období od pravěku až po současnost. Archivní badatelské práce byly zaměřeny i na výzkum a soupis zaniklých a ohrožených vodních biotopů, bezobratlých živočichů, vodních a bažinných rostlin v nádržích a v jejich okolí. Pozornost byla věnována i otázkám ovlivnění jakosti vody v tocích v souvislosti se změnami zdrojů znečištění v čase a vývojem analytických metod. Z pohledu krajinných ekologů byly zkoumány proměny krajiny a jejího využívání v blízkém okolí nádrží.

Dílčí část výzkumu byla věnována problematice povodňového ohrožení obcí, které zmizely pod hladinou vybudovaných vodních nádrží. Cenným a zároveň jedinečným zdrojem informací pro zpracování této části projektu byly hlavně dobové kroniky obcí, historické fotografie zachycující mnohé povodňové události a vyprávění pamětníků.

Všechny tři zájmové oblasti byly ve své historii zaplavovány poměrně často. Obce Mušov a Kníničky byly postiženy povodněmi téměř každoročně, Mušov někdy i několikrát během jednoho roku. Obce se však potýkaly i s opačným problémem, a to se suchem. Nejednou se stalo, že obec postihla v jarním období povodeň a pak ji v létě potrápilo sucho.

V dalších kapitolách je uveden malý exkurz do povodňových i suchých událostí konce 19. a počátku 20. století v obcích Bítov, Kníničky a Mušov tak, jak je zachytili kronikáři té doby a jak na ně vzpomínají pamětníci.

 Dzurakova-2

Ukázka popisu sucha v Kníničkách mezi Bítovem v květnu 1930 v kronice obce [3]

 Dzurakova-3

Ledová zácpa za Adamovými v březnu 1929 (zdroj: archiv diapozitivů obce Bítov)

Obec Bítov

Původní obec Bítov se svou historií leží dnes na dně Vranovské přehrady v zátoce pod hradem Bítov. Nová obec je vystavěna na území dvora Vranče vysoko nad údolím Želetavky. V původní obci žilo v roce 1930 přibližně 400 obyvatel. K zatopení starého Bítova došlo mezi únorem 1934 a dubnem 1935. Život a historie zatopené obce jsou zachyceny především v Pamětní knize městyse Bítova od roku 1923 [1] a rovněž v textech Správy osvětové besedy v Bítově s názvem Starý Bítov [2]. Texty doprovází série diapozitivů z let 1928–1932.

V kronice obce [1] nacházíme krátkou zmínku o suchu ve spojitosti s požárem: „Dne 10. června r. 1790, za největšího sucha a při úplně vyschlé Želetavce, zachvátil osadu Bítov hrozný požár, jemuž padla za oběť celá osada se školou, kostelem i s věží a farou, částečně byl zničen i dřevěný most přes Želetavku.Mnohem častěji je zde uváděn popis povodňových situací, které obec sužovaly zejména v jarních obdobích a kterým se obyvatelé postupně učili čelit: Chaloupky v „Dolním a Horním konci“ usadily se v uctivé vzdálenosti od Želetavky, která za jarních povodní nemilosrdně vše rvala, a zpevnily břehy pod sebou pevnými hrázemi. Zejména vysoká ochranná zeď zajišťuje proti vodě kostel. Tato všechna opatření byla provedena z toho důvodu, že na vnějším oblouku Želetavky byla činnost rozvodněné Želetavky největší… Želetavka, v době jarních povodní a letních bouřkových přívalů, stala se postrachem. Každý rok byl očekáván s obavou odchod ledů (v bít. nářečí „krehe“).“ Ale naopak: „V době letních veder byla zase téměř bez vody.“ [2]

„V roce 1862 v Masopustě přišla tak velká voda, že po náměstí pluly loďky a koblihy (v bít. nářečí „šeške pluvale“) v níže položených domech.“ [2]

Dzurakova-4

Trhání ledové zácpy – výbuch nálože v březnu 1929 (zdroj: archiv diapozitivů obce Bítov)

„Posledně postihla jarní povodeň Bítov dne 21. 3. 1929, kdy po tuhé zimě přišla náhlá obleva a kry až 115cm silné nemohly proplout řečištěm mezi Adamovými a cestou na Skalách. Ledové spousty zacpaly v tomto místě řečiště, vzedmuly hladinu vody, takže v okamžiku byla níže položená stavění středu Bítova zaplavena. Rychlá pomoc okolních hasičských sborů ledovou zácpu poněkud uvolnila, ale k úplnému odstranění musela být povolána ze Znojma vojenská asistence, která silnými náložemi led uvolnila. Toto vojenské zakročení si vyžádalo nákladu 1509Kč, které hradí obec. Na Dyji odešly ledy klidně Pro místní frekvenci jednotlivých částí obce sloužily lávky přes Želetavku, které každé jaro ledy smetly a zachránil je pouze řetěz, na které byly připoutány. Natahování těchto lávek po odchodu ledů byla vždy místní událost, která se náležitě oslavila.“ [1]

Ale i letní přívalové deště častokrát překvapily a potrápily obyvatele obce: „Želetavka je v čas letních přívalů dešťových velmi prudká a dravá.“ [2]

Naposledy je povodeň zmíněna v roce 1935 [2], tedy v čase, kdy už byla přehrada postupně napouštěna: „Přívaly na jaře v roce 1935 naplnily přehradu, která byla již částečně naplněna po dolní most, úplně a kalné vody zalily trosky starého Bítova a zpustošená údolí Dyje a Želetavky.“

Obec Kníničky

Obec Kníničky byla zatopena vodami Brněnské, dříve Kníničské přehrady v roce 1940. Z obce bylo do nových Kníniček, vzdálených přes kopec cca 1km, vystěhováno přes 500 obyvatel. Historické povodně, kterými byla obec Kníničky postihována, jsou zachyceny především v kronice obce s názvem Pamětní kniha hasičského sboru v Kyničkách [3] a v několika publikacích Zřídkaveselého, např. [4].

V kronikách [1] a [3] jsou často zmiňovány požáry, mrazy, větry, povodně a sucha, která lidem znepříjemňovala život a připravovala je o úrodu a obživu. Při srovnání se současností lze konstatovat, že požárů ubylo, ale povodně a sucha jsou i po několika generacích stále hrozbou, která není zcela vyřešena.

Z vyprávění kníničského rodáka, pana Josefa Ondry, se dozvídáme, co všechno bylo zaplaveno při téměř každoroční jarní oblevě a jakou radost měly děti z pravidelně se opakujících záplav, jež odřízly vesnici od „vzdělávacího zařízení“. Oba břehy toku Svratky byly totiž spojeny dřevěnou lávkou tak nešťastně, že při větších průtocích voda z řeky obtékala lávku a znemožňovala přejít komunikaci suchou nohou.

Podobně jako v obci Bítov, tak i v Kníničkách bylo nejčastější příčinou povodně náhlé oteplení a rychlé tání sněhu: Dne 12. ledna 1920 následkem rychlého tání sněhu a ledu vystoupila voda z řečiště do značné výše, takže celá nížina podobala se velkému jezeru. Lidé, bydlíce při řece byli nuceni vystěhovati veškerý dobytek… Voda vnikla nejen do chlévů, ale také do obydlí… Školní dvůr byl rovněž vodou zatopen. Dobou hrůzy obklopeni byli občané v době noční, jelikož mezi vrchy Horkou a Skalkou utvořila se ledová hráz, následkem níž voda v nížině víc a více stoupala. Staří pamětníci vypráví, že byli svědky mnohých zátop, ale takové, jak byla tato ve vesnici, vůbec nepamatují“ [3].

 Dzurakova-5

Ledová přehrada na Svratce mezi Bystrcí a Kníničkami, 27. 3. 1929 (zdroj: Archiv města Brna)

 Dzurakova-6

Dělníci na staveništi Brněnské přehrady za povodně v létě 1937 (zdroj: archiv MČ Brno­Kníničky)

V kronice se několikrát objevuje zmínka i o povodních z přívalových srážek, např. v roce 1899, 1924, 1927: „Kolem r. 1899 po velké bouři, která zničila veškerou úrodu, následkem velkého přívalu vody, utvořil se na Dvořiskách otvor, v němž strácel se mocný proud vody“ [3].

Přívalové srážky jsou zmiňovány v létě roku 1927: „Tohoto roku nebylo žádné ovoce. Dne 22. července, kdy byly žně v největším proudu, nastala v počasí silná porucha. Blesk šlehal za bleskem, zanedlouho chrlily mraky ze svých jícnů spoustu vody a krup. Tato ¼hod. katastrofa stačila, aby zničila úrodu. Lidem do příbytků vnikla spousta vody. Nejhůře na tom byli ti, jichž domky umístěny jsou na svahu Kostelec a Chřib. V hostinci, kamž vnikla rovněž spousta vody, schovaní lidé stáli po kotníky v ní… Tohoto roku byla na polích obrovská spousta myší“ [3].

Povodně však přicházely i jako důsledek dlouhotrvajících dešťů: Následkem stálých dešťů jež trvaly po několik dní, vystoupila dne 15. června (1926) v noci voda z břehu, zanesla bahnem nepokosenou trávu, pobrala sena. Lidé brzy ráno chodili až po pás po lukách ve vodě, a zachraňovali zbytky, jež voda neodnesla“ [3].

Ani rozestavěná Brněnská přehrada nebyla ušetřena povodňových událostí. Povodně zde způsobily třikrát značné materiální škody: „V létě téhož roku (1937) přišla další povodňová vlna, nebezpečnější než ta jarní… Byla zatopena stavební jáma a došlo ke značným škodám na vlastní jímce, stavebním materiálu i již provedených pracích… O rok později se do opětně zaplavené stavební jámy zřítil i nově postavený a ještě nepoužitý věžový jeřáb“ [5].

Další povodeň v listopadu roku 1939 byla už přehradou do značné míry zadržena: „…v roce 1939 mohla přehrada zadržet již povodeň, která přišla nenadále v listopadu. Jezero se naplnilo téměř do výšky 19 metrů. Tato voda však nadělala škody chatařům. Přes 20 chat odnesla voda z lesa do přehrady i s jejich inventářem a než se potopily, poskytovaly zajímavou podívanou turistům z Brna… Tyto vody připravily také definitivní konec starým Kníničkám. Většina budov byla provedena z nepálených cihel a jakmile se stěny promáčely, bořily se pod tlakem vody jako by byly z perníku“ [4].

Jak povodně, tak i sucha vnímali obyvatelé Kníniček jako přirozenou součást svých životů a počítali i s tím, že přijdou o část úrody: „Rok tento (1921) byl velmi suchý a neúrodný. Obilí na kopcích nevydalo žádného užitku, brambory a řepa byly suchem zničeny tak, že na některých polích je lidé vůbec nedobývali… Ovoce následkem velkého sucha spadlo nedozrálé ze stromů, mnoho stromů úplně uschlo“ [3].

V roce 1922 se sucho opakovalo: „Po předešlém neúrodném roce následoval nyní rovněž rok suchý a neúrodný. Ku všemu tomu přidružily se ještě různé nemoci dobytka“ [3].

Obec Mušov

Třetí zatopenou obcí je Mušov, který se rozkládal v údolní nivě pod Pavlovskými vrchy. Jeho polohu dnes snadno odhadneme při pohledu na kostel sv. Leonarda, který se dodnes tyčí nad hladinou střední nádrže soustavy vodního díla Nové Mlýny. Osud obce pravidelně zaplavované především jarními povodněmi byl završen napuštěním nádrže v roce 1980.

Srovnáním tří uvedených obcí se ukazuje, že obec Mušov byla ve své historii zaplavována nejčastěji a to téměř každoročně a i několikrát v jednom roce. Např. v období 1931–1970 byly pouze dva roky bez povodní a to 1943 a 1949 [6]. Pravidelně se vyskytovaly jarní povodně v období únor–duben, ale ani lednové povodně nebyly výjimkou. V některých letech přicházely i letní povodně, a to v červnu až srpnu: „Zjara trvaly týden a pak to kleslo. A když koncem května a začátkem června přišly bouřky, tak voda taky někdy stoupla, ale za tři dni byla pryč. A vylévala se do luk. Jenže JZD ty louky rozoralo, zničily se svodnice, které vodu odváděly, a pak už škodila trochu víc. Ale ani tak do chalup nešla, zasáhla vždycky jen pár domů.“ (pamětník Rudolf Suchánek [7]).

Vzhledem k plochému terénu docházelo při povodních vždy k zaplavení velkého území, včetně samotné obce Mušov se silnicí I. třídy. Záplavy různého rozsahu trvaly průměrně 41 dnů v roce. Po roce 1960 se období povodňových průtoků prodlužovalo a tyto byly soustředěny obvykle v jednu poměrně dlouhotrvající povodeň [6].

Místní lidé se z častých povodňových událostí poučili a budovali různé důmyslné ochranné hrázky, pravidelně těžili písek z říčního dna a na místech, kde se voda držela dlouho, nepěstovali obilí, ale nechali růst lesy a trávu: „Voda tu byla každý rok, ale neškodila, naopak prospívala. Ty louky pak byly úrodné. Už za Němců tady byly nadělaný na loukách svodnice, stavidla a promyšlený kanály do Dyje, takže když přišla velká voda, fungovalo to. Mušovské baráky už byly postavené tak, že i když byl dvůr pod vodou, v místnosti neměl vodu nikdo… Když se staré protipovodňové systémy přestaly udržovat, voda neměla kam odtékat a zůstávala dlouho stát na loukách, které se tak stávaly nevyužitelnými. V létě se navíc šířila hejna komárů, jež znepříjemňovala život lidem v okolí. Teprve tehdy se záplavy staly problémem.“ (pamětník Vlastimil Binder [7]).

Děti vnímaly povodně trochu jinak, protože pro ně představovaly zábavu a dobrodružství: „Děti se těšily, až voda přijde. Do školy se pak jezdilo na loďkách, ryby se chytaly z okna, záplavy byly pro děti spíše zábavou než živelní pohromou“ [7].

 Dzurakova-7

Záplavy v Mušově v roce 1933 (zdroj: B. Fourová [7])

Závěr

Z dobových kronik, historických fotografií, vyprávění pamětníků a z dalších archivních zdrojů se dozvídáme, že původní obce v dnes již zatopených údolích bývaly poměrně často zaplavovány povodněmi. Obyvatelé obcí se s vodou učili žít, a tak si stavěli ochranné zídky, domy na zvýšených základech, okna a dveře neumísťovali na stranu přiléhající k vodnímu toku, případně využívali další opatření, aby se voda do domů při menších povodních nedostala. K běžným činnostem patřila i pravidelná a důsledná údržba protipovodňových systémů a těžba písku z vodních toků. S obdobími sucha rovněž počítali a vnímali je jako přirozenou součást života.

Dzurakova-8

Letecký snímek povodní v Mušově ze severozápadního směru (zdroj: fotoarchiv Povodí Moravy, s. p.)

 Dzurakova-9

V dětských očích nebyly povodně žádným problémem. Pohled na zaplavený Mušov (zdroj: Archiv města Brna)

Z kronik vyplývá, že tehdejší lidé vnímali povodně spíše jako omezení a logistický problém. Stoupající vodu v korytě sledovali a v případě nebezpečí vyvedli dobytek do bezpečí a cennosti odnesli do vyšších míst. Mnohem větším strašákem pro ně byl požár, při kterém často shořelo několik domů a mnohdy shořela uschovaná úroda, cenné stroje nebo dokonce zvířata. Na úrodu měly také zásadní vliv jarní mrazy, které sežehly kvetoucí stromy a keře, nebo letní sucha, kdy neměla úroda takový výnos.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Česká republika patří mezi šest zemí v rámci EU, která vykazuje v mikrobiologických a chemických parametrech pitné vody 99 až 100 procent požadované kvality. Porovnání kvality pitné vody v rámci EU, ale i z různých vodárenských zdrojů v rámci naší země, shrnula mimo jiné publikace Zajištění kvality pitné vody při zásobování obyvatelstva malými vodárenskými systémy, kterou zpracovali odborníci ze Státního zdravotního ústavu a Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka.

Vodohospodářské společnosti v České republice dlouhodobě pracují na zlepšení kvality vyráběné a dodávané pitné vody, a to jak průběžnými investicemi do procesu úpravy, tak i opatřeními na distribučních soustavách. Dostupná kapacita úpraven vody je díky stále klesající spotřebě více jak dostatečná (využití instalovaných výrobních kapacit se nalézá pod 40 procenty instalovaného výkonu produkce). Přesto nastupující trendy v kvalitě povrchových i podzemních vod znamenají nutnost stávající technologie dále zkvalitňovat a doplňovat další stupně úpravy. Typickým příkladem je například město Plzeň či úpravny povrchových vod v regionu Severočeské vodárenské společnosti, kde jsou doplněny nové separační stupně. Obdobně se pokles spotřeby pitných vod odráží v nutnosti rekonstrukce stávajících vodovodních sítí a nasazení moderních řídicích systémů (například SWiM v Praze) tak, aby byla uchována kvalita vody i při jejím vyšším zdržení v distribučním systému. „Pro realizaci výše uvedených opatření je však zcela zásadní vytváření dostatečných finančních zdrojů ve vodném, ať se jedná o položku zisku v případě vlastnického modelu měst a obcí, či nájemné v případě zajištění provozu provozní společností,“ konstatuje Oldřich Vlasák, ředitel SOVAK ČR.

Barak-tabulka-1

Jakost pitné vody vyjádřená podílem stanovení překračujících limitní hodnoty v letech 1998–2014 (zdroj: Ministerstvo zemědělství, ročenka Vodovody a kanalizace 2000–2014)

„Pro SOVAK ČR je v této souvislosti důležité, že kvalitu pitné vody v naší zemi potvrzují na nás nezávislí odborníci,“ zdůrazňuje ředitel SOVAK ČR Oldřich Vlasák. Ti navíc konstatují i skutečnost, na kterou SOVAK ČR dlouhodobě upozorňuje, totiž že při porovnání počtu nálezů překračujících stanovené hygienické limity dochází častěji k nedodržování stanovené kvality u malých vodovodů. I v této kategorii je ale situace v ČR lepší, než je tomu v EU. Podle průzkumu Evropské komise nesplňuje v některém z ukazatelů požadavek směrnice na pitnou vodu (98/83/ES) asi 40 procent malých vodovodů (zásobujících 50 až 5000 osob), zatímco u větších vodovodů je to méně než pět procent. V ČR se ale pohybují případy nedodržení limitů zdravotně závažných ukazatelů (s nejvyšší mezní hodnotou – NMH) jen asi u 0,02 procenta velkých společností a u nejmenších vodohospodářských společností jde zhruba o jedno procento vzorků. „Sdružení je proto přesvědčeno, že nejsou žádné racionální důvody, kvůli kterým by si měli spotřebitelé v ČR pořizovat nákladné technologie na úpravu pitné vody z kohoutku, které jim nabízí různé komerční společnosti,“ konstatuje Oldřich Vlasák.

Některé z nich kvalitu pitné vody snižují a dokonce představují zdravotní riziko, jak letos zjistila Česká obchodní inspekce (ČOI). Zařízení na úpravu pitné vody podle ČOI mimo jiné snížilo obsah vápníku v pitné vodě o 97,6 procenta a hořčíku o 97,8 procenta. Ve vodě byl zjištěn také nárůst mikrobiologického znečištění o dva řády. „Voda, upravená přístrojem Aqua Pro, nemá charakter vody pitné a nelze ji používat jako její náhradu,“ konstatovala ČOI. Riziková může být také pravidelná konzumace vody ze studní. Vodohospodářské rozbory takové vody pravidelně konstatují, že více než 90 procent analyzovaných vzorků neodpovídá alespoň v jednom parametru vyhlášce č. 252/2004 Sb., kterou se stanovují hygienické požadavky na pitnou vodu a četnost a rozsah kontrol pitné vody, nejčastěji nevyhovující jsou mikrobiologické ukazatele.

U pitné vody se mimo jiné sleduje 10 ukazatelů mikrobiologické a biologické kontaminace vody a celkem 62 ukazatelů fyzikálních a chemických vlastností vody, přičemž u 28 z nich jsou povoleny maximální limity v řádech nanogramů na litr. Z mikrobiologických ukazatelů jsou to například Escherichia coli, koliformní bakterie, intestinální enterokoky, z chemických parametrů pak vybrané kovy, organické látky či dusičnany. Co se týká mikrobiologických (hygienických) parametrů pitné vody, pak tyto platí jak pro studenou, tak teplou kohoutkovou vodu ve všech místech, kam je voda dodávána.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dne 26. května se při příležitosti 97. výročí nynějšího Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i., uskutečnilo neformální setkání vodohospodářů uspořádané VÚV TGM, společností HEINEKEN a dalšími významnými obchodními partnery, na které byli pozváni všichni odborníci z oboru. Na setkání se dostavil i bývalý ministr životního prostředí Ing. Petr Kalaš a stávající ministr Ing. Richard Brabec. Tématem byly nejen pracovní záležitosti, ale hlavně přátelské debaty. K dispozici bylo chutné pohoštění. Uprostřed večera se uskutečnila tombola, ve které bylo možné vyhrát několik soudků piva od společnosti HEINEKEN. Pro zájemce byla uskutečněna prohlídka ústavu, kde si návštěvníci mohli prohlédnout laboratoře, kalibrační stanici vodoměrných vrtulí či model vodního díla Hněvkovice.

Setkani-5 Setkani-1 Setkani-4 Setkani-3 Setkani-2

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

V sobotu 4. června 2016 proběhl u příležitosti Světového dne životního prostředí a pod záštitou ministra životního prostředí Mgr. Richarda Brabce Den otevřených dveří Výzkumného ústavu vodohospodářského T. G. Masaryka, v. v. i. Byla otevřena celá řada odborných pracovišť. Probíhaly komentované prohlídky modelu vodního díla Hněvkovice, České kalibrační stanice vodoměrných vrtulí, modelu plavebního stupně Děčín, hydrobiologické laboratoře a také laboratoří odboru aplikované ekologie, kde byly k vidění mimo jiné různé druhy ryb včetně úhořů a také raci. Prohlídky probíhaly také v odboru technologie vody, ve zkušebně malých vodohospodářských zařízení a v technologické laboratoři. Kromě toho byla připravena celá řada aktivit pro děti.

Den-otevrenych-dveri-4 Den-otevrenich-dveri-5 Den-otevrenich-dveri-3 Den-otevrenich-dveri-2 Den-otevrenich-dveri-1

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Dne 22. června 2016 proběhl na Novotného lávce v Praze pod záštitou odborné skupiny Odpadní vody – čistota vod při ČVTVHS seminář „Nové právní předpisy v oblasti ochrany vod“, akreditovaný u Ministerstva vnitra ČR. Hlavním cílem semináře bylo seznámit účastníky, kterých bylo celkem 80, z toho 18 z vodoprávních úřadů, s novými prováděcími právními předpisy upravujícími ochranu povrchových a podzemních vod a připravovanou novelou zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. Podstatnou část účastníků tvořili zaměstnanci státních podniků Povodí.

Micanik-1

Ing. Evžen Zavadil, vedoucí oddělení ochrany vod MŽP, představil změny, které nastaly nařízením vlády č. 401/2015 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech, které nahradilo předchozí stejnojmenné nařízení č. 61/2003 Sb.
Prezentována byla také nová podoba přílohy č. 7 k tomuto nařízení, která bude novelizována a která specifikuje nejlepší dostupné technologie (BAT) v oblasti zneškodňování městských odpadních vod. Přílohu je potřeba novelizovat, protože současné úrovně BAT již neodpovídají aktuálním potřebám ochrany povrchových vod a cílům vedoucím k dosažení dobrého stavu vod. Na tuto přednášku navázali pracovníci VÚV TGM, v. v. i. (Mgr. L. Opatřilová, Ing. P. Tušil, Ph.D., MBA, Ing. T. Mičaník), kteří přítomné seznámili s novou strukturou přílohy č. 3 k tomuto nařízení vlády, typologií útvarů povrchových vod, způsobem hodnocení chemického a ekologického stavu povrchových vod a změnami, které přinesla novela vyhlášky č. 98/2011 Sb. (vyhláška č. 313/2015 Sb.).

Předmětem široké diskuse ze strany vodoprávních úřadů byla problematika malých domovních čistíren na ohlášení a vypouštění odpadních vod do vod podzemních v souvislosti s novým nařízením vlády č. 57/2016 Sb. (nahrazuje NV č. 416/2010), a to především kontroly a správné čisticí funkce těchto zařízení a podmínek, za kterých v malých obcích vypouštění do vod podzemních povolit.

Program semináře vyvrcholil představením tzv. „poplatkové“ novely zákona o vodách. Ing. E. Zavadil představil podrobnou analýzu historického, současného a nově navrhovaného způsobu zpoplatnění množství odebrané podzemní vody, množství vypuštěné odpadní vody včetně nových hmotnostních a koncentračních limitů a sazeb za vypuštěné znečištění. Jedním z cílů změny je postupně srovnat výši poplatku za odběr podzemní vody ve vztahu k současné úrovni zpoplatnění odběru povrchové vody a motivovat znečišťovatele k zlepšování technologické úrovně čištění odpadních vod vedoucí mj. k vyšší eliminaci fosforu, který je nejvýznamnějším činitelem eutrofizace povrchových vod.

Seminář byl účastníky hodnocen jako přínosný. Projevili zájem o jeho uspořádání i v příštím roce v návaznosti na výsledky legislativního procesu projednávaných relevantních právních předpisů.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Národní dialog o vodě je tradiční vodohospodářskou akcí pořádanou Českou vědeckotechnickou vodohospodářskou společností ve spolupráci s Výzkumným ústavem vodohospodářským T. G. Masaryka, v. v. i., obvykle na Medlově. Letošní dialog byl poněkud odlišný od těch minulých. Jeho zaměření reflektovalo skutečnost, že před 50 lety proběhla zásadní reorganizace struktury vodního hospodářství a vznikly tehdejší správy povodí, předchůdci dnešních státních podniků Povodí. Do správy vodních toků tak byla uplatněna struktura založená na hydrologických hranicích, což přispělo ke komplexnímu řešení vodohospodářských úloh v rámci jednotlivých povodí a v neposlední řadě i ke snadnější implementaci směrnic evropského společenství, ať už jde o rámcovou směrnici o vodní politice, nebo směrnici o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik.

Národní dialog o vodě 2016 se konal ve dnech 7. a 8. června 2016 v hotelu Horizont v Peci pod Sněžkou. Zúčastnilo se ho 94 odborníků nejen z podniků Povodí, ale i z dalších partnerských institucí. Záštitu této akci poskytl ministr zemědělství Ing. Marian Jurečka a v úvodu pozdravil účastníky jeho náměstek Ing. Aleš Kendík. Odborný program, sestavený z vystoupení představitelů podniků Povodí a dalších institucí, proběhl odpoledne v první den setkání. Na druhý den nabídlo Povodí Labe, s. p., zájemcům exkurzi na vodní dílo Les Království, které se zúčastnilo šest účastníků.

První blok odborného programu byl zahájen vystoupením Ing. Ladislava Nováka, bývalého generálního ředitele Povodí Ohře, který byl i při zakládání Správy povodí Ohře v Chomutově v roce 1966. Ve svém vystoupení shrnul vznik a celý padesátiletý vývoj podniků a poukázal na kritické momenty jejich historie, zejména v období transformace a privatizace po roce 1990. Zájemcům o podrobnější hodnocení historie a vývoje podniků Povodí doporučujeme článek Ing. Nováka, který vyšel v časopise Vodní hospodářství č. 3/2016.

Následovala vystoupení generálních ředitelů všech státních podniků Povodí, v pořadí Ing. Marian Šebesta za Povodí Labe, s. p., Ing. Jiří Pagáč za Povodí Odry, s. p., Ing. Jiří Nedoma za Povodí Ohře, s. p., RNDr. Jan Hodovský za Povodí Moravy, s. p., a RNDr. Petr Kubala za Povodí Vltavy, s. p. Všichni ředitelé měli obecně zadáno stejné téma, a to jak se jejich podniky vypořádávají s úkoly správce povodí a s poukazem na specifika správy vodních toků v jejich oblasti. Je třeba uznat, že téma uchopili každý po svém, jejich vystoupení zaujala posluchače obsahem i formou a rozhodně nebyla nudným opakováním souboru činností a problémů správce povodí.

Ve druhém bloku programu byla prezentována problematika vodního hospodářství pohledem organizací a firem, které úzce spolupracují se státními podniky Povodí. Tento blok otevřel svojí přednáškou na téma „Voda – jde nám o věc, kompetence nebo alibi?“ ředitel VÚV TGM, v. v. i., Mgr. Mark Rieder. Tato mírně filozofická prezentace se snažila upozornit na nešvar současného stavu, kdy ne vždy nám jde o samotné jádro problému jako spíše o zviditelnění vlastního resortu, firmy či konkrétní osoby. Druhá přednáška, kterou přednesl Ing. Václav Dvořák, Ph.D. (ředitel ČHMÚ), byla věnována hydrometeorologické službě a spolupráci ČHMÚ se správci povodí. V detailní prezentaci byli posluchači seznámeni s obsahem činnosti a výstupy hydrometeorologické služby. Závěr prezentace byl věnován problematice hydrologických extrémů (povodně, sucho) v ČR.

Třetí přednáška byla zaměřena na povodňové modelování. Ing. Marek Maťa (obchodní ředitel DHI, a. s.) připomenul historii matematického modelování, zejména modelování protipovodňové ochrany hlavního města Prahy, a zároveň seznámil posluchače se současnou situací a výhledem do budoucna. Konstatoval nesporné výhody spolupráce matematického modelování a fyzikálního výzkumu na hydraulických modelech, tzv. kompozitního modelování (někdy též hybridního). V další přednášce upozornil Ing. Milan Moravec, Ph.D. (generální ředitel Sweco Hydroprojekt, a. s.), na rizika spojená s výběrovým řízením a kritériem minimální ceny. Na základě statistických údajů prezentoval porovnání průměrné ceny služeb k předpokládané ceně ve vodním hospodářství s dalšími odvětvími, např. IT službami či dopravou. Rovněž byly uvedeny důvody možného výskytu mimořádně nízké nabídkové ceny u intelektuálních služeb. Pátá prezentace byla věnována vodohospodářským investicím. Ing. Jiří Valdhans (ředitel a prokurista VRV, a. s.) prezentoval chronologicky a velmi přehledně realizované významné vodohospodářské stavby.

Závěr tohoto bloku a vlastně celého setkání učinil prof. Ing. Vojtěch Broža, DrSc., bývalý předseda ČVTVHS, který ve svém vystoupení ocenil dlouholetou činnost podniků Povodí a jejich přínos ke stabilitě vodního hospodářství v ČR. Poukázal také na složitost vztahů mezi vodohospodáři a ochránci životního prostředí, které v řadě případů značně komplikují přípravu výstavby vodních děl. Sladění zájmů ochrany přírody a řešení vodohospodářských potřeb a přijmutí nezbytných kompromisů bude zásadní pro realizaci opatření vyvolaných rizikem povodní a sucha i v budoucnu.

Je třeba přiznat, že letošní dialog o vodě měl spíše slavnostnější rámec, daný kulatým výročím podniků Povodí, a na vlastní dialog nebo hlubší diskusi se moc nedostalo. Je ovšem možné, že některá vystoupení vyprovokují diskusi nebo jinou odezvu až později. Možnost navázání či upevnění osobních kontaktů a kuloárové diskuse nabídl účastníkům společenský večer. K dobré pohodě účastníků jistě přispělo i atraktivní prostředí horského střediska a pěkné počasí.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Místo konání: sál č. 319, Klub techniků, Novotného lávka 5, Praha 1
Datum zasedání: 25. května 2016, 10,00 hod.
Jednání řídil: místopředseda společnosti Ing. Jan Kubát
Přílohy: Usnesení valné hromady, text upravených Pravidel pro správu ČVTVHS, z. s.

Program valné hromady:

1. Zahájení

Po formálním zahájení předsedající Ing. Jan Kubát přivítal kromě přítomných členů ČVTVHS, z. s., hosty: prof. Ing. Jaromíra Volfa, DrSc., předsedu ČSVTS, Ing. Radka Hospodku, ředitele odboru dozoru a regulace vodárenství MZe, a RNDr. Petra Kubalu, předsedu Svazu vodního hospodářství. Prof. Wolf a Ing. Hospodka pak přednesli krátké ocenění ČVTVHS, z. s., a spolupráce s ní. Ing. Kubát také připomněl jména nedávných členů výboru nebo kontrolní komise, kteří v závěru roku 2015 a počátkem roku 2016 zemřeli – Ing. Jiřího Ježka, Ing. Vladimíra Pytla a Ing. Radomíra Muzikáře, CSc., a ocenil jejich dlouholetou práci ve prospěch ČVTVHS, z. s.

2. Volba mandátové a návrhové komise

Do mandátové komise byli navrženi a zvoleni Ing. Petr Kuba, Ph.D., Ing. Miroslav Tesař, CSc., a na návrh z pléna Ing. Jindřich Břečka. Předsedou komise byl zvolen Ing. M. Tesař, CSc. Do návrhové komise byli navrženi a zvoleni Dr. Ing. Antonín Tůma (předseda této komise), Ing. Jiří Poláček a podle návrhu z pléna Ing. Zdeněk
Barták.

3. Zpráva o činnosti ČVTVHS, z. s., v období od května 2015 do května 2016

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 11 loňských odborných akcí, informoval o rozhodnutí výboru ukončit vydávání periodika Vodař v rámci časopisu Vodní hospodářství a přiklonit se k bezplatnému využívání časopisu VTEI a o rozhodnutí opustit pevnou dvouletou lhůtu při udělování Diplomu akademika Ježdíka. Vysvětlil i nesplnění bodu loňského usnesení ohledně aktivního působení na orgány státní správy s cílem zlepšit informovanost a zájem mládeže o vodní hospodářství a požádal valnou hromadu o formulaci méně ambiciózního textu.Závěrem všem, kteří se na úspěšném průběhu roku 2015 podíleli, poděkoval.

4. Zpráva o hospodaření v roce 2015 a návrh rozpočtu na rok 2016

V materiálech valné hromady dostali účastníci tabelární přehled hospodaření a návrh rozpočtu, který byl tajemníkem společnosti Ing. Václavem Bečvářem, CSc., okomentován. Hospodaření v roce 2015 namísto v rozpočtu předpokládané ztráty 141tis. Kč skončilo ztrátou pouhých 30tis. Kč. Bylo to důsledkem zejména finančně úspěšné většiny uspořádaných odborných akcí a do značné míry i výsledkem pokračujícího trendu šetření. Rozpočet na rok 2016 se navrhuje jako poměrně vyrovnaný, s předpokladem symbolického přebytku 4tis. Kč. Tajemník oznámil, že finanční vypořádání s ČPV po jeho osamostatnění bylo v letošním březnu završeno, což později v rámci diskuse potvrdil předseda ČPV doc. Satrapa.

CVTVHS

5. Zpráva kontrolní komise

Zprávu přednesla předsedkyně komise Ing. Růžena Divecká. Konstatovala souhlas KK se způsobem řízení společnosti výborem, s výsledky hospodaření v roce 2015 a s návrhem rozpočtu na rok 2016 a doporučila valné hromadě, aby předložené zprávy schválila.

6. Zpráva mandátové komise

Valné hromady se zúčastnilo 17 účastníků s jedním hlasem a 13 pověřených zástupců přidružených členů dohromady s vahou hlasů 85, tj. s celkovou vahou 102 hlasů ze 156 možných. Valná hromada byla v celém svém průběhu usnášeníschopná.

7. Informace o stavu likvidace pobočných spolků

Tajemník Ing. V. Bečvář, CSc., sdělil, že informaci o likvidaci pobočky zveřejnili likvidátoři SVaK UH a VaK Třebíč dvakrát v Obchodním věstníku a nyní běží přibližně do konce června tříměsíční lhůta pro vznesení případných nároků na úhradu pohledávek. Likvidátor VaK Přerov Ing. Mrva sdělil, že k obdobnému kroku přikročí teprve nyní, takže jejich tříměsíční lhůta potrvá asi do konce srpna.

8. Návrh úpravy Pravidel pro správu ČVTVHS, z. s.

Vysvětlení drobné úpravy ustanovení tohoto předpisu přednesl člen výboru Ing. Jan Plechatý. Úprava se týkala pouze dvou zmínek o periodiku Vodař – v rámci povinností a pravomocí tajemníka byla příslušná věta vypuštěna a v rámci povinností odborného garanta byl název Vodař nahrazen názvem VTEI. Upravený text pravidel je přiložen k zápisu.

9. Čestné členství

Návrh na udělení čestného členství v České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti, z. s., Ing. Eduardu Hanslíkovi, CSc., přednesl předseda výboru Mgr. Mark Rieder. Využil této příležitosti k ocenění jeho dosavadní práce v oblasti radioekologie jak pro ČVTVHS, z. s., tak pro vodní hospodářství. Návrh byl schválen a diplom čestného členství pak předán.

10. Diskuse

Diskuse byla vedena zejména k návrhu usnesení. Bylo vzneseno a následně vysvětleno několik připomínek a přijato několik doplnění a oprav, které do konečné podoby dostal za úkol připravit výbor. Součástí diskuse byly i informace o připravovaných seminářích a konferencích ČVTVHS, z. s., i dalších souvisejících akcích.

11. Návrh a schválení usnesení

Návrh usnesení přednesl předseda návrhové komise Dr. Ing. Antonín Tůma. Na žádost předsedajícího Ing. Jana Kubáta bylo pak usnesení, obsahující pasáž o schválení přednesených zpráv a jiné náležitosti, jednohlasně schváleno.

12. Odborný program

Odborným programem byla přednáška na téma Hodnocení příčin a průběhu sucha v roce 2015, kterou v trvání téměř celé hodiny a s využitím množství doprovodných grafů a tabulek přednesl člen výboru a náměstek ředitele ČHMÚ RNDr. Jan Daňhelka, Ph.D.

13. Závěr

Předsedající Ing. Jan Kubát pak valnou hromadu zakončil a všechny účastníky pozval na oběd do restaurace Klubu techniků a členům výboru připomněl, že po obědě se uskuteční v sekretariátu společnosti 11. jednání výboru, ke kterému byli přizváni i členové kontrolní komise.

Posted by & filed under Ze světa vodního hospodářství.

Přestože v ČR v posledních letech roste vůle vlastníků vodovodních a kanalizačních sítí k rychlejšímu tempu jejich obnovy s cílem udržet současnou kvalitu a dostupnost zdrojů pitné vody pro obyvatele naší země, nedá se totéž říci o tempu investic do obnovy páteřních vodohospodářských sítí, především velkoprofilových trubních přivaděčů vody.

„Tento problém zatím podle našeho názoru zůstává stranou pozornosti, ačkoli možné havárie, které by páteřní vodohospodářskou infrastrukturu postihly, by zasáhly řádově vyšší počet obyvatel, než je tomu u lokálních havárií,“ podotýká předseda představenstva Sdružení oboru vodovodů a kanalizací ČR, z. s., (SOVAK ČR) František Barák. Vzhledem k tomu, že jde o investice v řádu mnoha miliard korun, měla by být podle SOVAK ČR zpracována dlouhodobá koncepce státu, jak tyto investice podporovat tak, aby se zmírnil jejich dopad do cen vodného. Obnova a propojování páteřních vodohospodářských soustav v ČR patří navíc mezi priority, které loni v létě v rámci dokumentu Příprava realizace opatření pro zmírnění negativních dopadů sucha a nedostatku vody schválila vláda ČR.

Barak-1

V naší zemi je nejméně deset vodárenských soustav a desítky oblastních nebo regionálních skupinových vodovodů, které byly vybudovány v šedesátých až sedmdesátých letech minulého století, jejichž životnost v současné době končí nebo skončí v nejbližších letech. To znamená, že s nutnými investicemi je třeba počítat v horizontu nejbližších pěti let. Modelovým příkladem je páteřní, 72 kilometrů dlouhý přivaděč ve Vodárenské soustavě východní Čechy na území okresů Náchod, Hradec Králové, Pardubice a Chrudim, jehož obnova si podle materiálu, který zpracovala společnost Vodohospodářský rozvoj a výstavba, vyžádají v dohledné době investice ve výši 1,7 miliardy korun. Obdobné příklady lze ale nalézt i v jiných regionech naší země.

Vzhledem k těmto skutečnostem považuje SOVAK ČR za žádoucí, aby se finanční prostředky vynakládané na udržitelné zajištění dostatku kvalitní pitné vody pro obyvatele ČR zbytečně netříštily a aby byly investice směrované k účelům, které vycházejí z reálných tuzemských potřeb, a ne podle toho, jak nastavuje dotační programy byrokracie EU.

Posted by & filed under Informatika, kartografie ve vodním hospodářství, Technologie vody, vodárenství, čistírenství.

Souhrn

V předloženém článku jsou shrnuty závěry analýzy možných budoucích potřeb vody v časovém horizontu 2030–2050 pro sektor veřejných vodovodů podle vymezení užívaného ve vodní bilanci. Byly analyzovány čtyři možné scénáře vývoje, které vycházejí ze scénářů projektu Water Scenarios for Europe and for Neighbouring States. V úvodní části článku je podrobně popsán současný stav a existující prognózy dostupné v České republice. Tato podkladová data sloužila k odvození koeficientů využitých pro kvantifikaci potřeb vody v budoucnosti. Rozpětí odvozených koeficientů a dostupné demografické prognózy sloužily k simulacím budoucích potřeb vody. Výsledky simulací ukazují, že podle dvou uvažovaných scénářů dojde k zastavení současného trendu poklesu odběrů vody pro sektor veřejných vodovodů a zachování přibližně obdobné úrovně odběrů jako v uplynulé dekádě. Naopak dva scénáře předpokládají další pokles odběrů pro sektor veřejných vodovodů.

Ansorge ilustracni obrazek

Úvod

Hrozba klimatické změny vyvolala v uplynulých letech intenzivní výzkum v oblasti možných dopadů tohoto fenoménu jak na přírodní zdroje, tak na jednotlivé sektory národního hospodářství. Výsledkem tohoto výzkumu je na jedné straně kvantifikovaná informace o možných dopadech na vodní zdroje a dostupnosti vodních zdrojů [1–6], na druhé straně pak relativně nekonkrétní vyjádření budoucích potřeb vody [např. 6, 7 a další]. Důsledkem tohoto stavu je úkol „stanovení očekávaných potřeb vody podle různých scénářů klimatické změny a vývoje společnosti“ uvedený v Koncepci vodohospodářské politiky Ministerstva zemědělství do roku 2015 [8, s. 18]. V rámci projektu vědy a výzkumu TD020113 jsme se zabývali vývojem metodiky pro stanovení budoucích potřeb vody [9] a její aplikací v případové studii [10]. V následujícím textu jsou shrnuty výsledky stanovení potřeb vody pro sektor veřejných vodovodů podle různých scénářů vývoje společnosti pro řešené období 2030–2050. V sektoru veřejných vodovodů je realizováno 33 až 38 % veškerých odběrů evidovaných ve vodní bilanci a je tak po sektoru energetiky druhým největším odběratelem vod v České republice. S postupným uzavíráním tepelných elektráren v souvislosti s vytěžením zásob dostupného uhlí lze očekávat, že se sektor veřejných vodovodů dostane opět na místo největšího odběratele vod.

V současnosti se provádí sestavování výhledových potřeb vody v rámci vodní bilance podle metodického pokynu MZe č. j. 25 248/2002–6000 jednou za 6 let na základě „předpokládaných požadavků (nároků) na odběry vody a vypouštění vody uváděných v rámci ohlašování údajů pro vodní bilanci, případně údajů z platných povolení k nakládání s vodami“. Jak vyplývá z údajů uváděných v ohlašovacím formuláři, je vypovídací schopnost předpokládaných odběrů velmi malá – viz např. [11], kde zpracovatelé uvádí: „Analýzou údajů, které uvádějí uživatelé ve výhledových položkách, bylo zjištěno, že pro plán většinou používají hodnotu stávajícího roku. Nepouštějí se do žádných analýz a při telefonickém styku odmítají dát jakýkoliv výhled dále než na 1 rok dopředu a většinou charakterizují vývoj jako stálý bez nárůstu či poklesu.“ Reálná spotřeba vody ale není dána povolenými množstvími, nýbrž vývojem společnosti v oblasti sociální, ekonomické, demografické a technologické.

Jednou z podrobnějších studií, zabývající se budoucími potřebami vody v České republice a využívající jiné postupy zpracování a jiná data než pouze data dostupná ve vodní bilanci, byla Výhledová studie potřeb a zdrojů vody v Karlovarském kraji [4]. Studie dosud realizované v České republice se soustřeďují na řešení v rámci jednoho plánovacího cyklu, tj. s výhledem cca 6 až 10 let. Delší prognózu potřeb vody obsahoval Směrný vodohospodářský plán, který byl pravidelně aktualizován tzv. Publikacemi SVP. Poslední aktualizace prognózy potřeb vody byla obsažena v Publikaci SVP č. 44 z roku 1997 [12]. Časový horizont prognózy byl do roku 2015. Další prognózu užívání vod v České republice obsahoval tzv. Základní scénář [13] zpracovaný v rámci přípravy Plánu hlavních povodí České republiky [14] ovšem opět s časovým horizontem roku 2015. V současnosti jsou jednotlivými státními podniky Povodí zpracovány tzv. vodohospodářské bilance výhledového stavu s časovým horizontem roku 2021 [11, 15, 16]. Výsledky těchto vodohospodářských bilancí jsou pak promítnuty do kapitoly II.1.4 Plánů dílčích povodí a kapitoly II.1.6 Národních plánů povodí.

Výhledovými potřebami se zabývají také Plány rozvoje vodovodů zpracované jednotlivými kraji, viz například [17]. Tyto dokumenty zpracovávané na počátku století se však zabývaly opět obdobím do roku 2015 a jejich aktualizace se stanovením výhledových potřeb vody pro jiný časový horizont obvykle nezabývají. S ohledem na klesající dodávky vody z veřejných vodovodů je to také pochopitelné, i když se nyní v důsledku suchých období v uplynulých měsících diskutuje o potřebě aktualizace těchto dokumentů.

Metodika a vstupní data

Řešení sektoru veřejných vodovodů vycházelo z metodického postupu vyvinutého v rámci projektu TD0202113 [9]. Potřeba vody pro sektor veřejných vodovodů byla definována jako množství vody odebrané z povrchových a podzemních vod s uvedeným užitím pro veřejné vodovody. Jak ukazuje obr. 1, množství vody evidované ve vodní bilanci podle vyhlášky č. 431/2001 Sb. s uvedeným využitím pro veřejné vodovody ve všech sektorech je přibližně stejně velké jako množství vody odebrané v sektoru veřejných vodovodů. Jednotlivé sledované sektory v rámci vodní bilance jsou definovány kódem ekonomické činnosti NACE [18].

Ansorge 1
Obr. 1. Odběry povrchových a podzemních vod – veřejné vodovody (zdroj dat: vodní bilance)
Fig. 1. Withdrawals from surface and ground water for public water supply systems (data source: water balance)

Model sektoru veřejných vodovodů pracuje se třemi hlavními komponentami a lze jej vyjádřit pomocí této rovnice:

Ansorge vzorec 1
KdeQVVRjevoda vyrobená, určená k realizaci,
QVFDvoda dodaná (fakturovaná) domácnostem,
QVFOvoda dodaná (fakturovaná) ostatním odběratelům,
QVNFvoda nefakturovaná, zahrnující ztráty ve vodovodní síti (úniky), vlastní spotřebu (v objektech provozovatele sítě, proplachy po opravách apod.), ostatní nefakturovanou vodu (např. vodu hasební apod.) a „rezervu ve fakturaci“ (nepřesnosti měření, černé odběry).

 

Současný stav

A. Dodávky vody obyvatelstvu

Množství vody dodané všem odběratelům mezi roky 1990–2014 setrvale klesá, zároveň však došlo k nárůstu podílu obyvatel napojených na veřejné vodovody z 83,2 % na 94,2 %, s tím souvisí i nárůst podílů domácností na dodávkách vody z veřejných vodovodů z 58,3 % na 67,4 % (tabulka 1). Podíl dodávek pro zemědělství z veřejných vodovodů se pohybuje mezi 1 až 2 %, přičemž na počátku 90. let tvořily dodávky vody zemědělcům kolem 3–4 % všech dodávek z veřejných vodovodů. Ostatní odběratelé včetně průmyslu odebírají přibližně jednu třetinu všech dodávek z veřejných vodovodů, přičemž v 90. letech to bylo okolo 40 %.

S nárůstem počtu napojených obyvatel a poklesem spotřeby vody z veřejných vodovodů souvisí i pokles specifické potřeby vody. Specifická potřeba vody fakturované domácnostem činila v roce 1989 171,0 l.os-1.den-1, zatímco v roce 2014 pouze 87,3 l.os-1.den-1 [18]. Pokles specifické potřeby vody je často dáván do souvislosti s nárůstem ceny vodného a stočného. Mezi roky 1994 až 2014 došlo k nárůstu průměrného vodného a stočného z 16,71 Kč na 78,55 Kč v běžných cenách, přičemž nárůst vodného a stočného byl v každém roce vyšší než nárůst průměrných spotřebitelských cen [19].

Tabulka 1. Dodávky vody z veřejných vodovodů (zdroj dat: ČSÚ)
Table 1. Supply of water from public water systems (data source: ČSÚ)
Ansorge-tabulka-1

Samotná hodnota vodného a stočného nevypovídá příliš o nákladech uživatelů na vodu. Na základě údajů o příjmech, výdajích a životních podmínkách domácností a statistiky rodinných účtů ČSÚ lze stanovit průměrný podíl nákladů na vodné a stočné z příjmů a výdajů na osobu v České republice (tabulka 2). Z údajů vyplývá, že dochází k postupnému pozvolnému nárůstu nákladů na vodné a stočné vůči čistým příjmům i výdajům (obr. 2).

Množství vody dodané domácnostem je možno vyjádřit pomocí rovnice:

Ansorge vzorec 2
KdeNosjepočet osob zásobovaných z veřejných vodovodů,
qsp VFDspecifická spotřeba vody na obyvatele.

 

B. Dodávky vody ostatním odběratelům

Jak vyplývá z údajů o dodávkách vody z veřejných vodovodů (tabulka 1), je přibližně 30–35 % dodané vody užito v průmyslu a dalších odvětvích národního hospodářství. Z údajů o hrubé přidané hodnotě generované jednotlivými odvětvími národního hospodářství (tabulka 4) lze odhadnout, že podniky a instituce napojené na veřejné vodovody mohou generovat 60 až 90 % HDP (tabulka 3). Obdobně jako v jiných rozvinutých zemích [např. 20, 21] došlo v České republice k oddělení vývoje potřeby vody od ekonomického vývoje. Pokles potřeby vody, který sledujeme v uplynulých letech, tak není způsoben poklesem výkonnosti národního hospodářství, ale naopak tlakem na zvyšování efektivity užívání přírodních zdrojů a na zavádění úsporných opatření. Protože nejde na dostupných datech v České republice odlišit HDP vytvořené podniky napojenými na veřejné vodovody, použili jsme pro vyjádření množství vody dodané ostatním uživatelům syntetický ukazatel „ekonomické efektivnosti užití vody“ vyjadřující množství vody z veřejných vodovodů vztažený na vytvoření HDP za celou Českou republiku. Takto stanovený ukazatel vykazuje, zejména při užití stálých cen, poměrně stabilní trend poklesu (obr. 3) přibližně o 4 % ročně.

Množství vody dodané ostatním uživatelům je tak možno vyjádřit pomocí rovnice:

Ansorge vzorec 3
KdeHDPjehrubý domácí produkt ČR,
qsp HDPspecifická spotřeba vody na produkci 1 Kč HDP.

 

C. Voda nedodaná odběratelům

Voda dodaná (fakturovaná) odběratelům představuje pouze část vody vyrobené vodárenskými společnostmi. Tzv. nefakturovaná voda v sobě zahrnuje ztráty ve vodovodní síti, vlastní spotřebu vody vodárenskými společnostmi a ostatní nefakturovanou vodu. Jak uvádí tabulka 5, ztráty vody se daří průběžně snižovat z 31,5 % z fakturované vody v roce 2002 na 20,5 % z fakturované vody v roce 2015. Oproti tomu se množství ostatní nefakturované vody pohybuje na úrovni cca 3,8 % fakturované vody. Dále je rozdíl mezi množstvím vody vyrobené tak, jak je ČSÚ reportují vodárenské společnosti, a množstvím vody odebrané z vodních zdrojů tak, jak je evidováno ve vodní bilanci. Vlastní spotřeba úpravnami vody představuje ve vyhodnocovaném období 2002 až 2014 průměrně 3,6 % množství odebrané z povrchových a podzemních vod.

Množství nedodané vody je možno vyjádřit pomocí rovnice:

Ansorge vzorec 4
Kdekjekoeficient souhrnně vyjadřující ztráty vody v síti, potřeby provozní vody, rezervu ve fakturaci a množství ostatní nefakturované vody.

 

Ansorge 2
Obr. 2. Vývoj specifických potřeb vody a nákladů na vodné a stočné (zdroj dat: MZe a MŽP, ČSÚ)
Fig. 2. Specific needs of water and the price of water rate and sewage charge (data source: MZe a MŽP, ČSÚ)
Ansorge 3
Obr. 3. Specifická potřeba vody dodávané z veřejných vodovodů mimo domácnosti na tvorbu HDP (zdroj dat: ČSÚ)
Fig. 3. Specific needs of water supplied from public water systems outside the households to the GDP (data source: ČSÚ)

Prognózy dostupné v ČR

V České republice existuje několik demografických prognóz. Zejména se jedná o projekce ČSÚ [22, 23]. Dále existují projekce Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy [24, 25]. Demografické prognózy obvykle obsahují tři možné varianty (nízkou, střední a vysokou). V oblasti vývoje ekonomiky byla v rámci zpracování Aktualizace státní energetické koncepce zpracována prognóza vývoje HDP ve dvou scénářích [26].

Tabulka 2. Srovnání nákladů na vodné a stočné s čistými příjmy a výdaji (zdroj dat: ČSÚ)
Table 2. Comparison of the price of water rate and sewage charge with net income and expenditure (data source: ČSÚ)
Ansorge-tabulka-2

Scénáře vývoje společnosti

Ve světě existuje několik rozdílných scénářů vývoje. Pro řešení byly vybrány čtyři globální scénáře pro území Evropy vyvinuté v rámci projektu Water Scenarios for Europe and for Neighbouring States (SCENES) popisující stav vodního hospodářství v Evropě a vlivy působící na něj ve 3 periodách: 2008–2015; 2015–2030; 2030–2050. Zaměřili jsme se na periodu 2030–2050. Scénáře projektu SCENES vycházejí ze scénářů Global Environmental Outlook 4 [27].

Ansorge 4
Obr. 4. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující udržitelný rozvoj
Fig. 4. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing sustainable development
Tabulka 3. Hrubý domácí produkt České republiky výrobní metodou ve stálých cenách roku 2010 (zdroj dat: ČSÚ)
Table 3. Gross domestic product of the Czech Republic calculated by the production method at constant prices of year 2010 (data source: ČSÚ)

Ansorge-tabulka-3

Postup zpracování

Na základě scénářů projektu SCENES byly odvozeny čtyři možné scénáře vývoje v České republice nazvané „Udržitelný rozvoj“, „Politická rozhodnutí“, „Ekonomický rozvoj“ a „Bezpečnost“. Scénář „Udržitelný rozvoj“ lze charakterizovat jako vyváženě balancující požadavky ochrany životního prostředí, ekonomického růstu a sociální spravedlnosti. Scénář „Politická rozhodnutí“ akcentuje ochranu životního prostředí a omezování užívání přírodních zdrojů, prosazované na vládní úrovni a politikami EU. Scénář „Ekonomický rozvoj“ naopak předpokládá omezení vlivu politiky, omezení zásahů na ochranu životního prostředí a akcentaci ekonomického rozvoje společnosti. Scénář „Bezpečnost“ akcentuje potravinovou a energetickou bezpečnost, kdy užívání přírodních zdrojů podléhá přísné regulaci. Podrobný popis scénářů popisuje studie [10].

Tabulka 4. Hrubá přidaná hodnota podle odvětví národního hospodářství (zdroj dat: ČSÚ)
Table 4. Gross value added by industry of the national economy (data source: ČSÚ)

Ansorge-tabulka-4

Tabulka 5. Závislost mezi vyrobenou vodou, fakturovanou vodou a vodou odebranou z vodních zdrojů pro veřejné vodovody (zdroj dat: ČSÚ, VÚV TGM)
Table 5. Dependence between the water produced, invoiced water and water taken from the water resources for public water supply systems (data source: ČSÚ, VÚV TGM)

Ansorge-tabulka-5

Těmto scénářům byly přiřazeny možné varianty demografického vývoje podle prognóz ČSÚ [22, 23] a pracovníků PřF UK [24], možné scénáře vývoje HDP (tabulka 6) a odvozeny koeficienty qsp VFD, qsp HDPk použité v rovnicích (2), (3) a (4) (tabulka 7). Při odvození koeficientů bylo přihlédnuto k předpokládanému technologickému pokroku a společenským preferencím ochrany přírodních zdrojů v souladu s jednotlivými scénáři. Pro řešení byly scénáře vývoje HDP doplněny o střední scénář odvozený jako průměr z obou scénářů MPO [26].

Tabulka 6. Shrnutí scénářů užívání vody – obecné údaje
Table 6. Summary of scenarios of water use – general information
Ansorge-tabulka-6

Výsledky a diskuse

Na základě kvantifikovaných údajů u každého scénáře vývoje české společnosti byly provedeny simulace očekávaných odběrů z povrchových či podzemních vod. Pro každý scénář vývoje společnosti byly simulovány všechny vytipované kombinace demografických a energetických scénářů a tří variant intervalových hodnot (s uvažováním minimálních, středních a maximálních hodnot rozpětí). Kombinací vstupních hodnot vzniklo 45 možných variant. Při vývoji podle scénáře preferujícího udržitelný rozvoj (obr. 4) i scénáře preferujícího ekonomický rozvoj (obr. 6) lze očekávat odběry přibližně na současné úrovni. Naopak u scénářů preferujících politická rozhodnutí (obr. 5) či bezpečnostní otázky (obr. 7) lze očekávat další pokles potřeby odběrů.

Ansorge 5
Obr. 5. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující politická rozhodnutí
Fig. 5. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing policies

Scénáře použité pro stanovení potřeb vody představují výběr z možných alternativ budoucnosti. Vybrané scénáře postihují pravděpodobný trend spotřeby vody ve vazbě na vývoj klimatu a české společnosti v závislosti na různých faktorech a s využitím existujících vědeckých poznatků a dostupných podkladů. Neznamená to však, že budoucnost bude skutečně odpovídat numericky přesně některému z představených scénářů, ale že se budoucnost může pohybovat v mantinelech vytyčených těmito scénáři.

Ansorge 6
Obr. 6. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující ekonomický rozvoj
Fig. 6. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing economic development

Hodnoty koeficientů qsp VFD, qsp HDPk odvozené v jednotlivých scénářích budoucnosti jsou z velké části stanoveny s využitím odborných odhadů. Statistické postupy předpokládané metodikou [9] byly v důsledku dostupnosti podkladových dat využity při odvození koeficientů omezeně a musely být korigovány o očekávaný technologický vývoj a očekávané společenské preference v ochraně životního prostředí. To s sebou nese riziko ovlivnění výsledků subjektivními preferencemi řešitelů.

Ansorge 7
Obr. 7. Očekávané potřeby vody v sektoru veřejných vodovodů pro scénář preferující bezpečnostní otázky
Fig. 7. Expected water consumption in the sector of public water supply systems for scenario prioritizing safety issues
Tabulka 7. Shrnutí scénářů užívání vody – veřejné vodovody
Table 7. Summary of scenarios of water use – public water supply systems
Ansorge-tabulka-7

Závěr

Provedené simulace naznačují, že s předpokládaným vývojem populace v České republice nelze očekávat výrazný nárůst odběrů vody pro sektor veřejných vodovodů. Dva scénáře předpokládají zachování přibližně současné úrovně odběrů s rozpětím ± 15 %. Dva scénáře naopak předpokládají pokračování trendu poklesu odběrů a odběry pro sektor veřejných vodovodů by mohly v období 2030 až 2050 klesnout oproti současnosti o 15 %, resp. 25 % s rozpětím cca ± 10 %.

Poděkování

Projekt TD020113 „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 Aplikovaná ekologie, Hydrochemie, radioekologie, mikrobiologie, hydrobiologie, Technologie vody, vodárenství, čistírenství.

Souhrn

Povodí největší české vodárenské nádrže Švihov na Želivce je výrazně antropogenně ovlivněno, a to jak přímým působením člověka, tak i intenzivní zemědělskou činností. Jakost povrchové vody je zde dlouhodobě ohrožována zejména eutrofizací, přítomností pesticidních látek a erozí. Vyšší koncentrace fosforu původem z bodových zdrojů je příčinou pokročilé eutrofizace toků. Způsob zemědělského obhospodařování podporuje rozsáhlou erozi zemědělské půdy a její sedimentaci v tocích a nádržích. Pesticidní látky pocházející zejména ze zemědělské produkce jsou nacházeny ve zvýšených koncentracích v drenážních i povrchových vodách v povodí VN Švihov. S živinami v odpadních vodách se do toků dostávají i další cizorodé látky, jako jsou např. léčiva, hormonální přípravky, kosmetické přípravky, antikoroziva, bisfenol A a další. Pesticidní látky i léčiva se mění na jednotlivé metabolické produkty, které ve vodě v různých formách přetrvávají. Z hlediska dlouhodobého výhledu je přechod na pěstování technických plodin v povodí vodárenské nádrže značným rizikem se závažnými důsledky pro kvalitu vody.

Liska ilustracni obrazek

Úvod

Vodní nádrž Švihov na Želivce (dále jen VN Švihov) je největší českou vodárenskou nádrží, která poskytuje surovou vodu pro úpravu na vodu pitnou pro více než 1,2 mil. obyvatel České republiky. Plocha povodí je 1 178 km2, objem nádrže je 266 mil. m3 s teoretickou dobou zdržení přibližně 430 dní. Nádrž je situována v zemědělsky intenzivně obhospodařované krajině, podíl zemědělsky užívaných ploch v povodích jednotlivých přítoků se pohybuje v rozmezí 50–80 %. Na rozsáhlých plochách se zde pěstují plodiny s kombinovaným využitím (částečně jako zdroj substrátu pro bioplynové stanice), především se jedná o širokořádkové plodiny, zejména kukuřici, řepku a brambory. Ve velkém měřítku se zde používají prostředky na ochranu rostlin [1]. Oblast je značně antropogenně zatížená lidskými sídly a z části i průmyslovou výrobou.

Nedílnou součástí povodí VN Švihov jsou představné vodní nádrže: Němčice na Sedlickém potoce, Trnávka na vodním toku Trnava a vodní nádrže Sedlice a Vřesník na vodním toku Želivka. Tyto nádrže příznivě ovlivňují jakost povrchové vody, neboť z velké části zachycují splaveniny z povodí a zabraňují tak jejich usazování ve VN Švihov. Z hlediska retence živin se účinnost těchto tří představných nádrží pohybuje v rozpětí 20–50 % zachyceného fosforu [2].
Jakost povrchové vody ve VN Švihov je ohrožována zejména následujícími faktory: eutrofizací, přítomností pesticidních látek, erozí a možnou nevyrovnaností hydrologického režimu [2–4].

Výsledky a hodnocení

Bodové zdroje znečištění v povodí vodárenské nádrže Švihov

Státní podnik Povodí Vltavy aktuálně eviduje v povodí VN Švihov v souladu s ustanovením § 21 a § 22 vodního zákona 91 bodových zdrojů znečištění, kterými jsou odpadní vody vypouštěné do vodních toků z ČOV, nebo přímo z kanalizací. Většinu zdrojů představují komunální odpadní vody z obcí a měst. Průmyslové zdroje jsou zastoupeny pouze minoritně, přičemž nejvýznamnějším zdrojem je papírna CEREPA Červená Řečice. Většina zdrojů OV patří mezi malé zdroje znečištění do 500 ekvivalentních obyvatel (dále jen EO). Velké zdroje nad 100 tis. EO nejsou v povodí vodárenské nádrže Švihov zastoupeny vůbec, mezi střední zdroje 2 – 100 tis. EO patří dva zdroje komunální – města Pelhřimov [4] a Pacov a jeden zdroj průmyslový – CEREPA Červená Řečice.

V celém povodí VN Švihov na Želivce byly v průběhu let vybudovány čistírny odpadních vod ve všech obcích nad 500 obyvatel a některé z nich již byly postupně intenzifikovány. Ve II. ochranném pásmu tohoto vodního zdroje byly vybudovány ČOV často i v menších obcích. Nové čistírny (vybudované v posledních letech) a některé starší intenzifikované disponují technologií pro zvýšenou biologickou eliminaci dusíku a fosforu s možností chemického srážení fosforu [5]. U největšího průmyslového zdroje organického znečištění v povodí (papírna CEREPA) bylo vybudováno v průběhu minulých let efektivní mechanické čištění s biologickým dočišťovacím stupněm a recirkulací technologické vody. Toto opatření vedlo k celkovému snížení vypouštěného znečištění, avšak nijak zatím není řešeno odstraňování specifických organických látek, např. bisfenolu A, který se pravděpodobně uvolňuje do odpadních vod při zpracování recyklovaného papíru.

Likvidace odpadních vod v obcích menších než 500 EO naráží na nedostatek finančních prostředků pro výstavbu kanalizačních systémů a čistíren a navržená projektová řešení se proto často přizpůsobují ekonomické situaci obcí. Z úsporných důvodů byly navrhovány tzv. přírodě blízké způsoby čištění, např. biologické rybníky s předřazeným mechanickým stupněm s využitím stávající kanalizace [4].

Jejich účinnost je však relativně nízká a čisticí proces nelze prakticky ovlivnit. Využití stávajících obecních kanalizací je značná komplikace pro efektivní způsoby čištění odpadních vod z malých obcí. Většinou se jedná o starší stavby postavené v „akci Z“, které pro odvádění odpadních vod nejsou vhodné, a to jak z hlediska stavebního, tak i legislativního. Netěsné kanalizační systémy mají velký průnik balastních vod a tomu je v návrzích řešení čištění odpadních vod přizpůsobována hydraulická a celková kapacita ČOV. Takto navržené sestavy ČOV jsou finančně nákladné a většinou neodpovídají požadavkům na použití nejlepších dostupných technologií.

Malým obcím je ve většině případů vydáváno nové povolení k vypouštění odpadních vod z kanalizací bez čištění na dobu max. 4 let s podmínkou zajištění čištění odpadních vod, případně získání alespoň územního a stavebního povolení. Z hlediska eliminace specifických organických látek (léčiva, některé pesticidy (glyphosat), PPCPs a další) nemají ČOV v povodí VN Švihov instalovány žádné nadstandardní separační stupně (např. GAU). Znamená to, že tyto látky nejsou buď odstraňovány vůbec, nebo s omezenou účinností na úrovni schopností standardního technologického vybavení [6].

Z hlediska vlivu eutrofizace lze za nejrizikovější faktor v povodí VN Švihov považovat fosfor z bodových zdrojů znečištění, tj. reaktivní formu fosforu, která je hlavní živinou pro růst fytoplanktonu ve vlastní VN Švihov [2, 3]. Současný stav je třeba vnímat s opatrným optimismem, koncentrace fosforu v přítoku do nádrže se po rozsáhlých investicích do čistíren odpadních vod víceméně stabilizovala s mírným nárůstem v posledních dvou letech, který pravděpodobně souvisel s rekonstrukcí a sníženou čisticí schopností pelhřimovské ČOV (obr. 1) [4].

Liska 1
Obr. 1. Dlouhodobý vývoj koncentrace celkového fosforu 1997–2015 na přítoku do nádrže VN Švihov
Fig. 1. Long­‑term trend of phosphorus concentration in the main tributary of Švihov water reservoir

Výskyt farmak v povrchových vodách VN Švihov původem z bodových zdrojů

Z bodových zdrojů znečištění se do povrchových vod dostávají také např. humánní a veterinární léčiva a další specifické látky, např. již zmiňovaný bisfenol A, benzotriazoly a další látky. Na obr. 2–5 jsou zobrazeny koncentrace vybraných měřených léčiv ve vypouštěných odpadních vodách z ČOV Pelhřimov a koncentrace v toku Bělá (pod místem vypouštění odpadních vod) a dále na přítoku do VN Švihov. Vodohospodářské laboratoře státního podniku Povodí Vltavy měří koncentrace léčiv jak v povrchové, tak i v odpadní vodě na odtocích u vybraných významných čistíren odpadních vod [1, 6]. Jsou sledovány zejména účinné látky následujících skupin léčiv: antihypertenziva (hydrochlorthiazid, metroprolol), antirevmatika a antiflogistika (diclofenac, ibuprofen), látky tlumící bolest (gabapentin, tramadol), antiepileptika a antidepresiva (karbamazepin) a rentgen diagnostické látky (iopamidol, iopromid) a některé další. Z přiložených grafů je velmi dobře patrné, že i přes několikanásobné ředění a metabolizaci farmaceutických přípravků jsou tyto látky měřitelné ve velké vzdálenosti od bodového zdroje. V odpadních vodách ČOV se tyto látky vyskytují až v „mikrogramových“ množstvích, po přepočtu na látkovou bilanci se jedná o jednotky až „desítky“ kilogramů ročně pro různé účinné látky vybraných přípravků. Pravděpodobně je však detekována pouze malá část používaných léčiv, neboť zavádění laboratorních diagnostických metod na stanovení metabolických produktů účinných látek jednotlivých farmaceutických přípravků je zatím v počátku [7]. Můžeme tedy předpokládat, že reálné nálezy (ve vztahu k užívaným množstvím) by pravděpodobně byly vyšší. V současné době vodohospodářské laboratoře státního podniku Povodí Vltavy začaly stanovovat také dva metabolity ibuprofenu (2‑hydroxyibuprofen a karboxyibuprofen) a nálezy těchto látek v odpadní i povrchové vodě jsou vyšší než u ibuprofenu (jakožto rodičovské látky).

Výskyt dalších organických látek v povodí VN Švihov pocházejících z bodových zdrojů

V rámci této kapitoly je vhodné zmínit výskyt látky bisfenol A v povodí řeky Trnavy. Bisfenol A je látka, která patří do skupiny tzv. chlorovaných fenolů a je používána jako změkčovací přísada do plastů, termopapírů a dalších výrobků. Její přítomnost v lidském těle pravděpodobně ovlivňuje žlázy s vnitřní sekrecí, plodnost a některé další funkce lidského organismu. Na profilu Želivka­‑Poříčí byla opakovaně, ne však pravidelně, nalézána uvedená látka ve vodě v koncentracích 30–150 ng/l. Laboratoře státního podniku Povodí Vltavy tak zahájily monitoring za účelem vyhledání zdroje. Za zdroj kontaminace byla označena papírna CEREPA, a. s., která vypouští odpadní vody do vodního toku Trnava nad nádrží Trnávka. V povrchové vodě v profilu „Trnava pod JIP“, tj. pod zaústěním odpadních vod z papírny, byly během léta a podzimu r. 2015 naměřeny vysoké koncentrace této látky: 2 500 ng/l (15. 7.), 4 600 ng/l (27. 7.) a 2 000 ng/l (19. 10.). Sledování bisfenolu A bylo rozšířeno o profily Trnava­‑VN Trnávka hráz a profil Trnava­‑Brtná (profil monitorující jakost vody, odtékající z VN Trnávka do Želivky). Na těchto profilech se koncentrace bisfenolu A pohybovaly v rozpětí hodnot 50–300 ng/l. V samotné VN Švihov jsme po celou dobu sledování bisfenolu A hodnotu nad mezí detekce (30 ng/l) nenaměřili. Je pravděpodobné, že dochází k rozpadu této látky a její metabolizaci na jiné produkty, které však laboratoř státního podniku Povodí Vltavy zatím není schopná stanovit. V průběhu sledovaného období byly odebrány také vzorky sedimentu v části nad ponořeným stupněm VN Trnávka. Měřitelné hodnoty však ve vzorcích sedimentu nalezeny nebyly. O nálezu bisfenolu A byla informována Česká inspekce životního prostředí (ČIŽP – inspektorát Havlíčkův Brod), která věc prošetřila a dále informovala v této věci odbor životního prostředí a zemědělství Krajského úřadu Vysočina. Zdrojem této látky je patrně zpracovávaný recyklovaný papír, během jehož zpracování se zřejmě bisfenol A v něm obsažený uvolňuje do odpadních vod (tabulka 1).

Hodnoty bisfenolu A naměřené v řece Trnavě pod zaústěním odpadních vod z ČOV CEREPA byly korelovány s hodnotami průtoku naměřenými na limnigrafu umístěném na stejném profilu. Nebyla však nalezena jednoznačná závislost na průtoku, což je zřejmě důsledkem nerovnoměrné koncentrace bisfenolu A ve vypouštěných odpadních vodách z ČOV CEREPA. Z pohledu hodnocení suchého období v roce 2015 a zde popisovaného případu je zřejmé, že zejména u bodových zdrojů znečištění nebude vždy zcela jednoduché říci, jaký podíl na zvýšené koncentraci dané látky v toku má snížený průtok a jak velký význam má zvýšená „dávka“ z bodového zdroje. Abychom toto mohli říci, bylo by vždy nutné znát látkovou bilanci emisí dané látky od znečišťovatele [8].

Tabulka 1. Naměřené hodnoty koncentrace bisfenolu A a průměrných denních průtoků na profilu Trnava pod JIP
Table 1. Measured values of concentration of bisphenol A and the average daily flow rates at Trnava profile under the paper mill factory
Liska-tabulka-1

Dalšími látkami, které se v povrchových vodách VN Švihov vyskytují, jsou např. tzv. mošusové látky (tj. syntetické vonné látky), které se do našich toků dostávají z kosmetiky, pracích prostředků atd. (obr. 6). Významnější koncentrace např. galaxolidu se vyskytují pod čistírnami odpadních vod. Na hlavním přítoku do VN Švihov jsou již hodnoty této látky pouze ve výši několika desítek nanogramů.

Pesticidní látky pocházející z plošných zdrojů znečištění v povodí vodárenské nádrže Švihov

Povodí VN Švihov je hustě osídlené a intenzivně zemědělsky využívané. Více než 55 % plochy povodí VN Švihov tvoří orná půda, přičemž mezi nejvíce zorněné oblasti patří povodí Čechtického potoka (téměř 75 %), situované nejblíže vodárenskému odběru. Za posledních 10 let se značně změnil způsob obhospodařování půdy.

Liska 2
Obr. 2. Vývoj koncentrací vybraných léčiv ve vypouštěných odpadních vodách z ČOV Pelhřimov (technologická linka)
Fig. 2. Long­‑term trend of concentration of selected drugs in the Pelhřimov WWTP wastewater
Liska 3
Obr. 3. Vývoj koncentrací vybraných léčiv ve vypouštěných odpadních vodách z II. biologického rybníka ČOV Pelhřimov
Fig. 3. Long­‑term trend of concentration of selected drugs in the second biological pond below the Pelhřimov WWTP

Na rozdíl od dřívějšího modelu hospodaření, kdy převážnou většinu plodin tvořily obiloviny a brambory pěstované v několikaletém osevním postupu, se nyní přechází na velkoplošné pěstování technických plodin, zejména řepky a kukuřice. Tyto plodiny však současná zemědělská praxe „neumí“ pěstovat bez použití pesticidních látek (prostředků na ochranu rostlin) [1].

Podle údajů z webových stránek ÚKZUZ byla v okrese Pelhřimov v r. 2014 evidována spotřeba více než 78 t prostředků na ochranu rostlin, v okrese Benešov bylo spotřebováno více než 91 t. Celorepubliková spotřeba pak činila 5 tis. t v roce 2014 (obr. 7). Z porovnání informací o spotřebě pesticidních látek (www.ukzuz.cz) je zřejmé, že za posledních 15 let celková spotřeba prostředků na ochranu rostlin v České republice mírně klesla. Mění se však spektrum používaných látek a pravděpodobně i jejich účinnost a mechanismus účinku. Spotřeba látek na ochranu kukuřice a řepky v průběhu let kolísá a pohybuje se za Českou republiku přibližně v okolí hodnot 500–700 tun pro kukuřici a 1 200–1 900 tun pro řepku.

Liska 4
Obr. 4. Vývoj koncentrací vybraných léčiv v toku Bělá (pod vypouštěním OV z II. biologického rybníka ČOV Pelhřimov)
Fig. 4. Long­‑term trend of concentration of selected drugs in the Bělá River (outlet of second biological pond of Pelhřimov WWTP)
Liska 5
Obr. 5. Vývoj koncentrací vybraných léčiv na hlavním přítoku nádrže VN Švihov
Fig. 5. Long­‑term trend of concentration of selected drugs in the main tributary of Švihov water reservoir

 

Liska 6
Obr. 6. Vývoj koncentrací mošusových látek na hlavním přítoku nádrže VN Švihov
Fig. 6. Long­‑term trend of concentration of musk compounds in the main tributary of Švihov water reservoir
Liska 7
Obr. 7. Ilustrace spotřeby pesticidních látek v roce 2014 v okrese Benešov a Pelhřimov (zdroj: ÚKZUZ)
Fig. 7. Overview of the pesticides comsumption in Benešov and Pelhřimov districts in 2014 (source: ÚKZUZ)

Plošné znečištění vod je způsobeno vyplavováním látek z půdního profilu nebo odtokem povrchové vody po povrchu terénu. Důsledkem toku povrchové vody po povrchu půdy za extrémních srážko­‑odtokových situací či určitých zemědělských podmínek (dlouhé svahy, management půdy) je eroze půdy, přičemž spolu s půdními částicemi odchází do vodních toků i látky na tyto částice navázané (např. fosfor) nebo ve vodě rozpuštěné, tj. pesticidní látky a jejich metabolity. Odtok vody po povrchu je v řadě případů nahodilý v čase i místě povodí, rovněž průnik látek půdním profilem je velmi specifický. Půdy jsou většinou plošně, ale i vertikálně heterogenní (často značně propustné), a to jak z hlediska infiltrace vody do půdy, tak i z hlediska průtoku vody půdním profilem. Management využívání půd se v jednotlivých povodích IV. řádu liší. Spolu s rozdílnými meteorologickými a variabilními přírodními podmínkami v jednotlivých letech je identifikace a predikce plošného znečištění velmi obtížná [1, 9].

Z monitoringu výskytu pesticidů v povodí vodárenské nádrže Švihov bylo zjištěno, že za nejvíce kontaminované toky lze označit řeku Trnavu, Martinický potok a Sedlický potok, který ústí nedaleko hráze nádrže [1]. Obrázek 8 znázorňuje vývoj koncentrace terbutylazinu, který se používá k likvidaci plevelů v kukuřici, v toku, který odvodňuje zemědělsky intenzivně obhospodařované povodí Sedlického potoka v různě vodných letech. Je zde patrná výrazná spojitost s hydrologickou situací v daném roce. Z poklesu koncentrace v roce 2012 a významného pak v roce 2013, 2014 a 2015 lze usuzovat buď na změnu osevních postupů (náhrada kukuřice za jinou plodinu), což s sebou přináší např. snížení aplikační dávky terbutylazinu, nebo byl tento pesticid zčásti nahrazen jinou látkou (ústně potvrzená informace od místně hospodařících zemědělských subjektů). Skutečností je, že v roce 2012 bylo používání terbutylazinu v ochranných pásmech vodních zdrojů legislativně omezeno.

Liska 8
Obr. 8. Dlouhodobý vývoj koncentrace terbutylazinu a jeho metabolitů v Sedlickém potoce
Fig. 8. Long­‑term trend of concentration of terbutylazin and its metabolites in Sedlický brook

Výslednou koncentraci pesticidů a jejich metabolizovaných forem ve vodách ovlivňuje množství faktorů, mezi které patří především velikost aplikované dávky, období a způsob aplikace. Významnou roli hraje i charakter povodí (zejména svažitost terénu, půdní a (hydro)geologické podmínky či přítomnost a funkčnost zemědělského odvodnění), dále také hydrologická situace v daném roce. V zemědělské praxi se pesticidy aplikují obvykle v jarním a podzimním období. Následný výskyt těchto látek v povrchových vodách pak závisí na srážko­‑odtokové situaci. Pokud jsou pesticidy aplikovány v období častých nebo intenzivních srážek, dochází k jejich smyvu povrchovým odtokem, rychlému vymývání z půdního profilu či transportu preferenčním prouděním. Povrchovým nebo podpovrchovým odtokem pronikají pesticidy do vodních toků, kde se vyskytují ve vyšších koncentracích, ale po kratší časové období. Výrazně nižší koncentrace pesticidů bývají naopak zaznamenány v suchých letech, dokladem toho byl i suchý rok 2015. Z pohledu transportu pesticidů z polí jsou meliorační odvodňovací řady bodovým zdrojem pesticidních látek pro povrchové vody.

Při studiu kinetiky pesticidů byl v povrchových vodách povodí VN Švihov pozorován i vliv období aplikace látek, kdy se nejvyšší koncentrace rodičovských pesticidních látek vyskytují ve srážkově průměrných letech, v období jejich aplikace, tj. pozdní jaro a počátek léta, u některých látek také ještě v podzimních měsících. Na jaře jsou zpravidla zaznamenávány vyšší koncentrace rodičovských látek terbutylazinu, acetochloru, metazachloru, metolachloru a některých uronových pesticidů, např. linuronu. Na obr. 9 jsou zobrazeny nejvyšší naměřené koncentrace terbutylazinu v období 2009–2015. Nálezy rodičovských pesticidních látek ve vodách jsou závislé na časové „souhře“ data odběru vzorků, aplikace látek na pole a srážkového režimu. V suchých letech (např. 2015) byly koncentrace rodičovských látek v povrchových vodách velmi nízké, protože z půdního profilu byly vyplavovány minimálně nebo vůbec. Na obr. 10 jsou zobrazeny nejvyšší naměřené koncentrace metabolitu chloracetanilidových pesticidů – metazachloru ESA, v období 2009–2015.

Liska 9

 

Obr. 9. Maximální koncentrace terbutylazinu (ng/l) naměřené v povrchových vodách v povodí VN Švihov v období 2009–2015
Fig. 9. Maximum concentration of terbutylazin measured in surface water across the river basin of the Švihov water reservoir
Liska 10
Obr. 10. Maximální koncentrace metazachloru ESA (ng/l) naměřené v povrchových vodách v povodí VN Švihov v období 2009–2015
Fig. 10. Maximum concentration of metazachlor ESA measured in surface water across the river basin of the Švihov water reservoir

U forem kyselých derivátů pesticidů (formy ESA a OA u chloracetanilidů) je roční vývoj jejich koncentrací v tocích více vyrovnaný a nezávisí v takové míře na velikosti aplikované dávky v sezoně jako u rodičovských látek. Určité závislosti na srážkovém režimu a období aplikace jsou zřejmé, avšak podstatné je, zda jsou odvodňované zemědělské plochy zorněné nebo zatravněné a zda jsou aktuálně zemědělsky využívané, či nikoli [9].

Z pohledu ovlivnění kvality vody v samotné VN Švihov má vzhledem k celkovému objemu vody velký význam hlavní přítok vody do nádrže (profil Želivka­‑Poříčí). V období vegetační sezony přichází do nádrže velký objem vody s obsahem pesticidních látek, v zimním období se pesticidy obohacená voda v nádrži spíše ředí (obr. 11), týká se zejména rodičovských látek. Z obr. 12 je zřejmé, že koncentrace některých metabolitů pesticidních látek není přímo závislá na vegetační sezoně, roční průběh je vyrovnanější. Oproti tomu na obr. 13 jsou pro metazachlor ESA patrné maximální hodnoty právě ve vegetační sezoně [1].

Z hlediska vývoje koncentrací pesticidních látek v horizontálním profilu má vodní nádrž Švihov v systému „nádrž – povodí“ tlumicí a vyrovnávací funkci. V nádrži (v prostoru před hrází) jsou nalézány koncentrace pesticidních látek, (např. terbutylazinu, v rozpětí cca 30–150 ng/l) o několik řádů nižší oproti maximálním hodnotám dosahovaným na přítocích, a neoscilují tak výrazně jako na počátku vzdutí nádrže a v přítocích (obr. 14). Tato skutečnost je „výhodou“ zejména z hlediska technologie úpravy vody, jelikož je odebírána surová voda s relativně vyrovnanou kvalitou a úpravna vody tak nemusí neustále reagovat na změny v kvalitě vstupní vody. Obrázek 15 ilustruje vývoj koncentrace vybraných metabolitů chloracetanilidových pesticidů u hráze nádrže, sezonní vývoj nevykazuje zásadní fluktuace.

 

Liska 11
Obr. 11. Vývoj koncentrace pesticidů v hlavním přítoku do VN Švihov (rodičovské látky)
Fig. 11. Long­‑term trend of concentration of pesticides in the main tributary of Švihov water reservoir (prime compounds)

 

Liska 12
Obr. 12. Vývoj koncentrace metolachloru a jeho metabolitů v hlavním přítoku do VN Švihov
Fig. 12. Long­‑term trend of concentration of metolachlor and its metabolites in the main tributary of Švihov water reservoir
Liska 13
Obr. 13. Vývoj koncentrace metazachloru a jeho metabolitů v hlavním přítoku do VN Švihov
Fig. 13. Long­‑term trend of concentration of metazachlor and its metabolites in the main tributary of Švihov water reservoir
Liska 14
Obr. 14. Vývoj koncentrace terbuthylazinu v nádrži VN Švihov
Fig. 14. Long­‑term trend of concentration of terbutylazin in the Švihov water reservoir
Liska 15
Obr. 15. Vývoj koncentrace vybraných metabolitů chloracetanilidových pesticidů u hráze nádrže
Fig. 15. Long­‑term trend of concentration of selected chlorine­‑acetanilide metabolites in the Švihov water reservoir dam

Závěr

Povodí VN Švihov je poměrně výrazně antropogenně ovlivněno, a to zejména přítomností a aktivitou zde žijících obyvatel a intenzivní zemědělskou činností, což má výrazný vliv na jakost vody v povodí VN Švihov a v nádrži samotné. Jakost vody je ovlivněna vyššími koncentracemi živin, zejména fosforu [2], který je příčinou vysoké eutrofizace toků, dále pesticidními látkami, které jsou používány v zemědělské produkci technických (kukuřice, řepka) a potravinářských (obilniny, brambory atd.) plodin [1]. Způsob zemědělského obhospodařování je příčinou rozsáhlé eroze zemědělské půdy a její sedimentace v tocích a nádržích. Poměrně husté lidské osídlení povodí VN Švihov má i další důsledky, neboť s živinami v odpadních vodách se do toků dostávají i další cizorodé látky, jako např. léčiva, hormonální přípravky, kosmetické přípravky, antikoroziva, změkčovače plastů – bisfenol A a řada dalších látek lidské denní potřeby [8]. Všechny tyto specifické a přírodně nepůvodní látky vytvářejí směs (tzv. koktejl), jejíž vliv na životní prostředí nelze odhadnout, přičemž vzájemné působení látek může mít výrazný zatím blíže nedefinovaný synergický účinek [7]. Stejně jako pesticidní látky, tak i např. léčiva se mění na jednotlivé metabolické produkty, které zatím nejsou pomocí současné laboratorní techniky identifikovány, avšak lze předpokládat, že ve vodě v různých formách přetrvávají. Z porovnání aplikovaných množství pesticidních látek a měřených koncentrací v povrchových vodách lze usuzovat, že pomocí současné analytické instrumentace je stanoven pouze zlomek skutečně přítomného množství těchto látek ve vodě [7].

Pesticidní a další látky se pravděpodobně ve vodě vyskytují v dalších formách, které současná analytická technika zatím nerozpozná. Proto je důležité se této problematice věnovat a pracovat na dalším rozvoji analytických metod ve smyslu identifikace nových látek, což však pro analytické laboratoře představuje značné finanční náklady.

V důsledku intenzivní zemědělské výroby, která je významně ovlivňována dotační politikou ČR i EU, nelze jednoznačně predikovat vývoj plošného zemědělského zatížení povrchových i podzemních vod přitékajících do nádrže. Není však předpoklad výrazné změny současného stavu a současně nelze dlouhodobě predikovat ani vývoj dotační politiky EU. Rizikem je a vždy bude již započatá změna tradičních zemědělských osevních postupů a technologií a podpora plošného rozšíření technologicky využitelných plodin, např. pro výrobu biopaliv nebo jako energetický substrát pro bioplynové stanice, popř. dalších technologií nepříznivých k ochraně vody.

V rámci stanovení ochranných pásem VN Švihov na Želivce jsou pro hospodařící zemědělské organizace určena opatření k minimalizaci negativních vlivů na jakost vody v nádrži. Jedná se především o snížení vnosu reziduí pesticidních látek do povrchových vod ve vodárenském povodí a související protierozní opatření. Navržená opatření spočívají v aplikaci pozemkových úprav, ve změně způsobu hospodaření a dále v budoucí přeměně vybraných pozemků z orné půdy na trvalý travní porost. Časový horizont zatravnění některých oblastí je však v průběhu 5 až 10 let, což dále predikuje přetrvávající riziko znečištění povrchových vod pesticidními látkami.

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

Tento článek je pouze v angličtině.

 

Summary

Flood risk of levee protected areas stems from the possibility of levee failure due to overtopping, breaching or uncontrolled seepage. In most cases, levee breaching leads to highest damages as such events occur suddenly and can hardly be forecasted. In this article, levee failure is referred to levee breaching only. Whenever levees break during flood events, the reasons and processes of failure are of main interest in subsequent investigations. Within such surveys extensive levee data is gathered. In this article, a multivariate, statistical model, called levee failure logit model (LFLM), is presented that allows the utilization of such data to assess the reliability of levees. Thus, the failure probability of a levee section can be expressed numerically depending on its current load and its local conditions. The approach will be demonstrated with respect to the levee failures that occurred in the German federal states of Saxony and Saxony­‑Anhalt during the floods 2002 and 2013 in the Labe catchment.

Heyer ilustracni obrazek

Introduction

Numerous extraordinary flood events that occurred in Middle Europe during the last twenty years seem to prove the IPCC’s climate change predictions of an increase of extreme hydrologic events in terms of frequency and intensity. Exemplarily, the return periods of the Labe (in German „Elbe“) floods at gauge Dresden (Saxony) were 100 to 200 years in 2002 and 50 to 100 years in 2013
with another major flood event in 2006. The European floods in 2002 with an overall damage of approximately 15 billion EUR (of which 9 billion EUR only in Germany) were probably the main drivers for the preparation and implementation of the EU Floods Directive in November 2007 requiring all member states to develop flood risk management plans for endangered regions until the end of 2015. These plans are incorporating technical as well as non­‑technical measures. Regarding the technical measures, flood levees continue to be the most important flood mitigation structures. In this context, recent flood events revealed that long stretches of existing river levees need to be resurveyed, strengthened or reconstructed, since levees broke at many locations. In most cases, the higher discharges and water levels respectively exceeded the design conditions. However, a survey of levee failures during the 2002 flood in Saxony [1] showed, that levees also broke at sections that were considered safe according to the results of conventional levee stability computations. On the other hand, levees resisted at spots where such computations predicted failure for the given conditions. The reason for the aforementioned phenomena is the uncertainty deriving from [2]:

  • the randomness of natural processes (natural uncertainty),
  • measurement errors (data uncertainty),
  • model simplifications and assumptions (model uncertainty),
  • parametric errors (uncertainty in parameter relations, e.g. soil type vs. permeability),
  • operational uncertainty (e.g. dens and tunnels of burrowing animals).

In many cases, the occurrence of inhomogeneities (structural, biological, soil­‑mechanical or other) in a levee section triggers a failure process (fig. 1). As conventional stability computations that are usually conducted on basis of two­‑dimensional, vertical finite­‑element­‑models do not incorporate the occurrence of such discontinuities, their suitability for reliability assessment of levees is questionable. To bypass some of these facts, the approach presented in herein is based on the collection and statistical evaluation of data from failed and non­‑failed levee sections in order to predict a levee’s failure probability and to identify the main drivers for the failure. So far, the application of the approach is limited to (quasi-) homogeneous levees that had been in operation for many decades („old levees“) and do often not meet current design standards.

Heyer 1
Fig. 1. Levee failure at the Mulde River (Saxony) during the flood 2002 (photo: Ott, 2002)
Obr. 1. Selhání hráze na řece Mulda (Sasko) během povodní v roce 2002 (fotografie: Ott, 2002)

Methodology

Levee failure databases

Whenever a levee fails during a flood event the question about the reasons for failure arises. In most cases, the failure process itself was neither observed (by eye witnesses) nor measured (e.g. saturation or deformation process). Moreover, the local conditions of the levee at the point of failure are unclear as there usually is a larger time gap between the date of survey and the time of failure. Thus, the only way to investigate the possible sources of the failure is to collect all data available for the levee section within a post event analysis. Aerial photographs and laserscanning data, taken from a satellite, a plane/helicopter or nowadays also from unmanned aerial vehicles (UAV) can be an important source of information, e.g. in order to identify the levee’s geometric properties, if the levee section was overtopped or if tree growth was present at the breach. Other conditions, such as the inner structure of the levee or the subsoil conditions, remain widely unknown, and can only be estimated by setting the properties equal to the levee sections adjacent to the breach. There are numerous examples where institutions or researchers stored the levee failure data in appropriate tables or databases [1, 3]. In the Czech Republic, levee failures during the flood 1997 were investigated in the Morava and Odra catchment [4, 5]. In many cases the data was used for basic descriptive statistics only and simple univariate statistical analysis was conducted. To the author’s knowledge, Uno et al. [6] were the first to analyse the failure data in a more sophisticated manner by utilizing data of failed and non­‑failed levee sections in Japan for multivariate, statistical analysis by means of the logistic regression method.

Logistic regression

The method of logistic regression allows an exploratory data analysis, aiming for the identification of correlations between several parameters within a system. Although it has been widely used in the field of medicine, social science or economics it is not very common in engineering (table 1).

Table 1. Sample applications of logistic regression
Tabulka 1. Ukázka aplikace logistické regrese
Heyer-tabulka-1

The application of logistic regression is preferable, whenever dependencies between several factors and observed events are undoubted, but the processes leading to the observation are uncertain. Regression models generally aim for the prediction of the outcome of a dependent variable (response variable), Y, given a set of influencing factors, Xi (equation 1). Although not compulsory, logistic regression is often used when the response variable has binary realisations (dichotomous variable), e.g. „failure“ or „non­‑failure“ [7].

Heyer vzorec 1

A specific characteristic of logistic regression models is the ability to combine variables of different scale levels. Metric­‑scaled (cardinal) parameters are commonly used in engineering. Non­‑metric (categorical) parameters can be subdivided in nominal and ordinal variables (table 2).

Table 2. Scale levels
Tabulka 2. Úrovně měření
Heyer-tabulka-2

Whenever regression parameters are linked linearly, we refer to generalised linear regression models. The link between the combined regression parameters X and the response variable Y is defined by a link function. In the case of logistic regression the logistic function is used (equation 2, fig. 2).

Heyer vzorec 2

In this respect, P(z) represents the probability that the binary response variable Y has the realisation of y = 1. The logistic function is given in equation (2), belongs to the group of sigmoid functions. Since the functional values can be interpreted as probabilities in the range of 0 < P(z) < 1 its usage is popular in probability theory. Therefore neither certain, P(z) = 1, nor impossible, P(z) = 0, events will be predicted. Using this approach a logistic regression model computes the occurrence probability of an event P(z)y=1, depending on the value of the parameter z, which is often called „logit“. The logit z is an index that combines all regression parameters Xi by means of a linear sum. The logits of a data sample with n observations are calculated by using equation (3).

Heyer vzorec 3

with:

Heyer vzorec 3a

 

Thus, the logit of the n­‑th observation derives from:

Heyer vzorec 4
whereznislogit for the n­‑th observation,
β0constant,
βiregression coefficient of parameter Xi,
xnivalue of parameter Xi in the n­‑th observation.

While the values of the matrix X are the results of a levee survey, the values of Symbol do textu will be determined within the model calibration using the maximum likelihood method. It is obvious that the applicability of a logistic regression model for a particular problem depends strongly on the data availability, on the structure of the data sample (number of failures and non­‑failures) and on the selected set of regression parameters.

General logit model considerations

The setup of a logistic regression model (logit model) for the reliability analysis of levees requires the availability of sufficient data for failed and non­‑failed sections. Although it is desirable that data extend and data quality is equally good for both groups (failures and non­‑failures) of the sample, the failure records usually have data gaps. Basically, there are two options to deal with such data shortcomings, which is either to disregard (= lose data) records or parameters with incomplete information in the logit model or to fill the gaps with assumed values (= add uncertain data). In the next step appropriate explanatory parameters Xi need to be selected from the data sample, which shall be included in the logit model in order to predict the value of the response variable Y. From a strict mathematical point of view, this can be done by a parameter reduction procedure, which is generally aiming for the quantification of the influence of each individual parameter Xi on the response Y. While for metric parameters a likelihood ratio test is often used, the significance of non­‑metric parameters is analysed by contingency tables. In both cases, the χ2-test quantifies the significance of the parameter. Subsequently to the univariate significance tests, the significance of possible parameter combinations can be tested as well. More detailed information regarding possible variable selection strategies are given in [7].

Heyer 2
Fig. 2. Logistic function (cumulative density function)
Obr. 2. Logistická funkce (funkce kumulativní hustota)

While the setup of a logit model containing only a few most significant parameters might be appropriate e.g. for medical studies, a levee failure logit model needs to consider a larger number of influencing parameters, also in order to be accepted as a predictive tool in the engineering community. Thus, an alternative strategy of including all parameters that fulfil minimum data requirements was chosen, disregarding the univariate significance of the individual parameters. This means, that the model focuses more on the prediction of P(z) using all available information instead of identifying the parameters with the highest significance to the response. However, in this case, model overfitting may become an issue which may lead to a reduced predictive power of the logit model. As a rule of thumb, the number of explanatory variables within a logit model shall not exceed the tenth part of the smaller group’s number of records in the sample. Exemplarily, if there were 100 failure records within a data sample the maximum number of parameters to be included was 10.

Characteristic parameters of the levee failure logit model

As mentioned above, a crucial task in the setup of a levee failure logit model is the determination of the parameters that might trigger or affect levee failure. Experts agree that levees often fail at sections with inhomogeneities, which may have a biological or structural cause (fig. 3). Those parameters are usually only measurable on a categorical (non­‑metric) scale (e.g. nominal: present/not present). While analytical approaches typically include only metric parameters (geometrical, geotechnical, mechanical,…), the proposed method can combine both, metric and non-metric factors.

Heyer 3
Fig. 3. Parameter classes and sources of inhomogeneities in levees
Obr. 3. Třídy parametrů a zdroje nehomogenity v hrázích

In [8] a logistic regression model for levee failure predictions was set up and calibrated using a training sample containing 648 records of levees in Saxony, most of them situated along the Mulde River. Further details about the model can be found in [9]. The original sample included 36 records of failed levee sections. In total up to 24 parameters (11 metric, 13 non­‑metric) were investigated during the model setup (table 3). Within this set of parameters, the discharge ratio, the approaching flow angle and the width of the flood plain represent the hydraulic impact on each levee section. While the two latter factors are self­‑explanatory, the discharge ratio is defined by the ratio of flood discharge to the bankful discharge at each section. Alternatively, a ratio of the water level and the levee crest height could be used as regression parameter, if both values were known. Thus, the uncertainty deriving from the possible dynamic change (e.g. seasonal change) of the local Q­‑h­‑relation could be reduced.

Table 3. Regression parameters in original levee failure logit model [8]
Tabulka 3. Regresní parametry v původním logistickém modelu selhání hráze [8]
Heyer-tabulka-3

Results and Discussion

The extraordinary flood event in 2013 gave the chance to test the levee failure logit model that was calibrated with data from 2002 flood (LFLM 2002), since numerous levee failures occurred. In the federal state of Saxony­‑Anhalt 9 of the total 12 levee failures could be used for testing the logit model, although only 16 of the possible 24 regression parameters could be included [10]. The regression parameters that represent the results of the classic stability calculations (X19–X24) had to be neglected since there was no information available. In order to test the predictive power of the model, the records of the 9 failed levee sections where fed into the LFLM 2002, after the model was recalibrated for the included 16 regression parameters. In the next step, the records of the 9 failed levee sections were added to the training data sample, so the data set now contains 657 records in total with 45 records of failed levee sections. As the training data sample was extended, a recalibration of the LFLM could be conducted. The updated model is now referred to as LFLM 2013. The failure probabilities that where computed using the LFLM 2002 and LFLM 2013 for the 9 failed levee sections in Saxony­‑Anhalt are summarised in table 4Table 5 contains the regression coefficients for both models.

Table 4. Computed failure probabilities at levee sections, that failed during the 2013 flood in Saxony­‑Anhalt
Tabulka 4. Vypočítané pravděpodobnosti selhání v sekcích hráze, které nevydržely záplavy v roce 2013 v Sasku­‑Anhaltsku
Heyer-tabulka-4

Assuming that a failure probability of P(z) > 0.5 predicts a levee failure (since a failure is more likely than a non-failure), it can be seen that none of the actual levee failures were predicted by the LFLM in the status of 2002. Thus, the LFLM in status 2002 could not be validated. However, if the records of the 2013 failures are included in the LFLM (status 2013), failure is now predicted for 5 of the 9 cases. This can be expected, as recalibration aims per se for a better fit of the model to the extended data sample. Table 6 and 7 summarise the predictions for the whole data sample (failed and non­‑failed sections) for each model.

Table 5. Regression coefficients of the LFLM 2002 and LFLM 2013
Tabulka 5. Regresní koeficienty LFLM (logit model selhání hráze) 2002 a LFLM 2013
Heyer-tabulka-5

It shows that the updated model predicts 20 of the 45 observed failures correctly. In total 20 + 606 = 626 cases match the observed response of the levee sections, which leads to a hit ratio of 95.3% (626/657). Besides the ability of quantifying the failure probability section by section the determined regression coefficients are of main interest. In a simple consideration positive coefficients cause an increase, negative coefficients a decrease in the failure probability if the corresponding parameter is exclusively increased by one unit. This only holds true for regression parameters that are not correlated to each other, which is not the case in the LFLM (e.g. geometric parameters are strongly correlated). Referring to the nominal parameters, it shows that, exept for the parameter „bridge connection“, all coefficients are positive, stating that the presence of these attributes is leading to a higher probability of failure. Thus, it can be proven statistically, that e.g. tree growth on levees is forcing failure.

Table 6. Contingency table for the application of LFLM 2002
Tabulka 6. Kontingenční tabulka pro použití LFLM 2002
Heyer-tabulka-6
Table 7. Contingency table for the application of LFLM 2013
Tabulka 7. Kontingenční tabulka pro použití LFLM 2013
Heyer-tabulka-7

Conclusion

Due to the necessity of evaluating or even quantifying load dependent failure probabilities of levees section by section, the idea and the application of a levee failure logit model was demonstrated. One major advantage of the presented method is the possibility to account for influencing factors that undoubtedly affect a levee’s stability but cannot be expressed on a metric scale. The approach allows the incorporation of past event observations for predicting a levee’s reliability in future flood events. Perspectively, increasing the data sample with records of non­‑failed and failed levee sections is desir-able in order to improve the predictive power and also the model’s quality from the mathematical point of view (e.g. to avoid overfitting).

An advanced LFLM could be used as a standalone approach for a rough regional reliability assessment of levees. As large levee surveys are planned or already under way (e.g. National Levee Database in the United States, [11]), in which comprehensive levee data will be acquired, it is expected that LFLMs might become more popular in the future. Finally, the idea of establishing a database administrating data from European levees (including levee failures) shall be put forward.

Thanks

The author would like to thank the State Reservoir Administration of Saxony and the State Authority for Flood Protection and Water Management Saxony­Anhalt for supporting the research.

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

Souhrn

Článek představuje „Metodiku komplexního řízení malých vodních zdrojů pro optimální zajištění jakosti pitné vody za běžných i mimořádných situací“ [10], která je hlavním výsledkem výzkumného projektu podpořeného Technologickou agenturou ČR (TA 02020184). Jakost pitné vody místních zdrojů ve venkovských oblastech je podle údajů Státního zdravotního ústavu dlouhodobě horší než pitná voda dodávaná většími vodárenskými soustavami. Zpracovaná metodika zohledňuje specifika managementu malých vodních zdrojů za účelem dosažení dobrého technického stavu vodního zdroje a zajištění jeho optimálního provozu a ochrany. Hlavní součástí metodiky je pasportizační formulář, shromažďující všechny potřebné informace o vodním zdroji. Druhá část metodiky zahrnuje postupy odborného vyhodnocení shromážděných dat a návrh opatření ke zlepšení stavu. Závěrečná část se zabývá nouzovým zásobováním pitnou vodou na úrovni malé obce.

Datel ilustracni obrazek3

Úvod

Zásobování kvalitní pitnou vodou patří k současnému standardu evropské civilizace. Česká republika dlouhodobě přispívá k vysoké úrovni ochrany zdraví obyvatelstva dodávkami zdravotně nezávadné pitné vody. Jakost pitné vody dodávané v malých obcích s vlastními vodními zdroji je ale dlouhodobě méně vyhovující než ve velkých distribučních sítích a v nejdůležitějších ukazatelích nejvyšších mezních hodnot se v posledních letech celkově dále zhoršuje [1, 2].

Management malých vodních zdrojů (s důrazem na obce do 1 000 obyvatel s vlastními místními zdroji vody a případně malé vodárenské operátory) má svá specifika a současná legislativní, technická i právní řešení většinou odrážejí situaci velkých sídel a velkých vodárenských společností [3]. Ty disponují širokou škálou odborníků, technických zařízení, mají možnost soustředění finančních prostředků, legislativa jim ukládá mnohem častější četnost vzorkování, takže mohou rychleji zareagovat na případné problémy atd.

Odrazem tohoto stavu je skutečnost, že v menších obcích jsou mnohem častěji porušovány legislativní limity pro pitnou vodu a obyvatelstvo venkova tak má v některých územích méně kvalitní pitnou vodu. Problematická situace u malých zdrojů zásobování pitnou vodou je výsledkem kombinovaného působení řady příčin jak historických, tak současných, jak je komplexně a podrobně uvádějí předchozí publikace [4, 5]. Některé z nich lze zdůraznit i zde:

  • Nižší úroveň ochrany malých zdrojů – ochranná pásma se podle zákona o vodách č. 254/2001 Sb. stanovují povinně jen pro zdroje s odběrem nad 10 000 m3 za rok.
  • Významné nedostatky a neúplnost v evidencích malých odběrů (odebíraná množství podle vyhlášky č. 431/2001 Sb., i jakost surové vody podle vyhlášky č. 428/2001 Sb.) ukazují, že pro některé malé obce je náročné nejen technické zajištění vodárenských odběrů, ale i administrativa kolem provozování místního vodovodu.
  • Významně nižší četnost rozborů surové vody (podle vyhlášky č. 428/2001 Sb.), v nejnižší kategorii do 500 zásobovaných obyvatel se jedná pouze o jediný krácený monitorovací rozbor ročně. U vyrobené pitné vody jde o 2 krácené monitorovací rozbory ročně a 1 úplný rozbor 1x za dva roky. Pravděpodobnost detekce občasných problematických stavů je tedy velmi nízká.
  • Neexistují žádné legislativní požadavky na pravidelné kontroly stavu klíčových součástí vodárenského systému zásobování pitnou vodou, zhodnocení potenciálních rizik a provedení nápravných opatření. Orgány hygienické služby zaměřují svoji pozornost především na vyrobenou pitnou vodu. Kontrola a údržba vlastních jímacích objektů a dalších technických zařízení vodovodního systému (řady, vodojemy aj.) zůstává na provozovateli a jeho odpovědném přístupu. Vyhlášená ochranná pásma a stanovená omezující opatření v nich se podle zkušeností autorů kontrolují u malých zdrojů jen sporadicky, vodoprávní úřady své kompetence v tomto směru příliš často nevyužívají.
  • Malé zdroje mají obvykle jen velmi jednoduchou technologii úpravy (někdy pouze desinfekci), a někdy ani není správně obsluhována, takže často technologie úpravy a desinfekce vody nedosahuje optimální účinnosti.
  • Nedostatek odborných znalostí a odborného zázemí na straně provozovatele. Odpovědné osoby malých vodovodů často nemají ani potřebné vzdělání, ani znalosti. Jsou dokonce případy (např. u gravitačních zdrojů), kdy provozovatel nezná přesné umístění jímacích zářezů, pramenních jímek apod., a jak se do nich dostat.

Malé vodní zdroje v podmínkách České republiky

V ČR žije podle údajů ČSÚ (2012) 1 800 000 lidí v 4 846 obcích menších než 1 000 obyvatel. Vodovody jsou evidovány v celkem 5 036 obcích, z nichž 87 % jsou malé obce do 2 000 obyvatel. Přibližně 1 200 obcí (vesměs obce malé a nejmenší) nemá veřejný vodovod, obyvatelé jsou tedy odkázáni na individuální zdroje, případně obecní studny [6]. Odhadem polovina z těchto obcí je odkázána na místní vodní zdroje nebo individuální domovní studny svých obyvatel; jedná se vesměs o vodu z podzemních zdrojů. V České republice je tak cca 1 mil. obyvatel zásobovaných pitnou vodou z malých vodovodů, veřejných a domovních studní. Jedná se o zásobování menších obcí, které nejsou a mnohdy ani do budoucna nebudou moci (pro odlehlost, obtížnost přístupu, horský terén apod.) být napojeny na větší veřejné vodovody. Zajištění jakosti těchto zdrojů je vzhledem k jejich roztroušenosti mnohdy problematické. Pro účely projektu byla na celostátní úrovni provedena podrobná analýza odběrů podzemních vod pro pitné účely z hlediska jejich lokalizace a velikosti, aby byla získána co nejlepší představa o rozsahu této záležitosti a z toho vyplývající důležitost a náročnost řešení.

Podle zákona o vodovodech a kanalizacích č. 274/2001 Sb. je ustanoveno celkem 2 130 vodárenských operátorů (formálně pro zabezpečení nouzového zásobování, prakticky se ale kryjí s operátory běžného zásobování), z nichž přes 95 % se týká opět jen malých obcí (pouhých cca 100 největších operátorů pokrývá podle zdrojů z Ministerstva zemědělství až 80 % obyvatelstva soustředěných v největších sídlech). Současný stav zásobování vodou venkova se tak vyznačuje roztříštěností, nekoncepčností a nekoordinací.

Zpracované metodice (z důvodu komplexního pohledu na zásobování pitnou vodou) předchází metodický materiál s názvem Metodika pro zajištění bezpečného zásobování pitnou vodou pro jednoduché vodárenské systémy [3], která pokrývá problematiku technického systému vodovodního zásobování obyvatelstva pitnou vodou. Metodika zpracovaná ve spolupráci Výzkumného ústavu vodohospodářského TGM a Státního zdravotního ústavu primárně reflektuje zdravotně­‑hygienický pohled na stav a rizika vodovodně­‑technické části komplexního systému zásobování pitnou vodou, počínaje odběrem surové vody z přírodního prostředí. Vzájemný vztah obou metodik zobrazuje schéma na obr. 1.
Popis metodických přístupů a způsobu řešení obsahuje [6, 7].

Datel 1
Obr. 1. Schéma vztahu obou metodik a zařazení hlavních částí komplexního vodárenského systému do obou metodik [10]
Fig. 1. Chart showing relation between two methodologies and inclusion of main parts of a complex water supply system to the two methodologies [10]

Při rozboru situace se také vycházelo z hlášení odběratelů odběrů (podle vyhlášky č. 431/2001 Sb. „O obsahu vodní bilance“), kteří mají povinnost předávat údaje příslušným správcům povodí, pokud je odběr větší než 6 000 m3 v kalendářním roce nebo měsíční odběr přesahuje 500 m3. Do hodnocení byly zařazeny odběry využívané pro pitné účely zařazené podle odvětvové klasifikace ekonomických činností OKEČ a také nové klasifikace CZ­‑NACE. K datu zahájení projektu, kdy byla provedena analýza (tedy 2012), bylo evidováno pro účely vodní bilance na území ČR 2 685 odběrů vody (vesměs šlo o odběry podzemní vody), které se využívají pro pitné účely a jejichž velikost nepřekračuje 2 l/s.

Tyto malé odběry podzemní vody byly rozděleny do čtyř kategorií. Největší množství těchto odběrů má velikost do 0,5 l/s (52 %), v kategorii od 0,5 do 1 l/s je 27,3 % odběrů, od 1 do 1,5 l/s je 13,5 % odběrů a v poslední kategorii od 1,5 do 2 l/s je 7,2 % odběrů podzemních vod. Je nutné si uvědomit, že počet nejmenších odběrů bude ve skutečnosti ještě mnohem vyšší, jen nejsou úředně vykazovány. Část odběrů je hlášena krajským úřadům a příslušnému správci povodí v rámci vyhlášky č. 428/2001 Sb. a jsou obsaženy v interní databázi webové aplikace VÚV TGM. Z geografického rozložení malých odběrů vyplývá, že se ve velké míře vyskytují v horských oblastech a také v místech mimo velké městské aglomerace. Některé z nich leží v chráněných oblastech přirozené akumulace vod nebo ve zranitelných oblastech, což může částečně pomáhat zajišťovat jejich kvalitu z obecného hlediska, nicméně to nic nevypovídá o skutečné kvalitě jímané vody.

Z provedené analýzy je možné učinit dílčí závěr, že evidence podle vyhlášky 431/2001 Sb. nepokrývá ani zdaleka všechny malé zdroje pitné vody, protože se povinnost evidence nevztahuje na zdroje nejmenší (odběr menší než 6 000 m3 za rok, tzn. cca 0,2 l/s). Zdroje s vydatností pod 0,2 l/s však mohou zásobovat sídla nebo jejich části až do 150–200 obyvatel. Z toho vyplývá, že nezanedbatelná část obyvatelstva venkovských oblastí je zásobována vodou z tzv. místních vodovodů, které nejsou evidovány a jejichž jakost je sledována v neznámém rozsahu, nesystematicky, prakticky na úrovni individuálních zdrojů vody (domovní studny), kde jakost odebírané vody je plně na odpovědnosti uživatele studny.

Analýza situace v pilotním okrese Rakovník

Za účelem přesnějšího odhadu míry podchycení malých vodních zdrojů ve výše zmíněné databázi byla podrobně prověřena situace v měřítku jednoho okresu. Cíleně byl vybrán okres Rakovník, protože hydrologická bilance je zde velmi napjatá, jsou zde problémy s vodními zdroji povrchových i podzemních vod. Byl zde proto předpoklad (který se bohužel nepotvrdil), že evidence odběrů bude na mnohem lepší úrovni než v oblastech, kde je vody dostatek.

Na území okresu Rakovník bylo zjištěno celkem 58 odběrů podzemních vod určených pro zásobování obyvatelstva pitnou vodou [8–10], viz obr. 2. Tyto zdroje jsou provozovány jednak vodárenskými společnostmi (převážně RAVOS, Vodárny Kladno Mělník aj.) a také obcemi, na jejichž území se zdroj nachází. V převážné části je na ně napojen veřejný vodovod, v osmi případech je zdroj označen za místní, popř. záložní a je využíván pro místní vodovod. Pro účely bilance je hlášeno podniku Povodí Vltavy 27 odběrů. Je to dáno hlavně ohlašovací povinností podle vyhlášky o bilanci, která se týká odběrů větších než 6 000 m3 v kalendářním roce nebo měsíčního odběru většího než 500 m3. Z daného porovnání vyplývá, že 31 (převážně nejmenších) zdrojů není správci povodí evidována, tedy více než polovina všech zdrojů. Je pravděpodobné, že odběry u těchto neevidovaných zdrojů většinou nepřesáhnou hranici 6 000 m3 ročně, a uvedené hodnoty znamenají využitelnou vydatnost nebo povolený odběr.

Z 58 provozovaných zdrojů jich samy obce provozují 27, tedy 47 %. Toto je cílová skupina řešeného projektu, protože jde především o malé obce, které nedisponují potřebnými odborníky, znalostmi ani technickým zázemím k provozování svého vodovodu, někdy není ani potřebný zájem z ved