Úvod. Základní charakteristika pokusných povodí. Hydrologická bilance pokusných povodí

Transkript

1 Úvod. Základní charakteristika pokusných povodí. Hydrologická bilance pokusných povodí Strana 1 Úvod. Základní charakteristika pokusných povodí. Hydrologická bilance pokusných povodí František Doležal, Milan Čmelík, Zbyněk Kulhavý, Tomáš Kvítek, Eva Pilná, Mojmír Soukup, Martin Tippl Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Praha, Žabovřeská 250, Praha 5 - Zbraslav, Česká republika, dolezal@vumop.cz Úvod Rozhodování o mnoha praktických otázkách legislativy a exekutivy na úseku zemědělství, lesnictví, vodního hospodářství a ochrany prostředí vyžaduje, aby byly k dispozici kvantitativní podklady o aktuálním stavu i o alternativách budoucího vývoje situace. Ačkoli mnohé podklady tohoto typu jsou získávány standardními metodami statistiky a monitoringu a odhady budoucího vývoje v důsledku určitých rozhodnutí lze do jisté míry opřít o cit odborníků nebo o simulační modely, je přesto zapotřebí, aby procesy probíhající v krajině byly podrobně měřeny v experimentálních povodích. Vzhledem k variabilitě podnebí a pomalosti některých procesů (jako jsou degradace půdy, růst stromů, urbanizace atd.) musejí být sledování v experimentálních povodích dlouhodobá, komplexní a nadresortní, předjímající praktické otázky, na které bude třeba v budoucnu odpovídat, ale nevázané na jeden určitý praktický problém, který za několik let už nemusí být aktuální. Výzkum v experimentálních povodích proto musí být integrován a koordinován v nejvyšší možné míře napříč různými institucemi a různými výzkumnými programy a napříč prostorovými a časovými škálami, na nichž se odehrávají dílčí procesy. Je rovněž široce pociťována potřeba koordinace a srovnávání výsledků činnosti na úseku měření a zpracování dat na jedné straně a modelového výzkumu na straně druhé. Pokusné plochy Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy a jeho předchůdců (Výzkumného ústavu zemědělsko-lesnických meliorací v letech , Výzkumného ústavu meliorací v letech a Výzkumného ústavu pro zúrodnění zemědělských půd v letech ) byly zakládány, budovány a opouštěny tak, jak to vyžadovaly aktuální výzkumné úkoly a projekty. Sledování dílčích procesů koloběhu vody v přírodě bylo ve většině případů součástí výzkumných prací na těchto plochách, občas se dokonce hydrologické aspekty stávaly hlavním předmětem výzkumu (Švihla a kol., 1992; XXX najít další citace). Časové, kapacitní a finanční možnosti jednotlivých aplikačních výzkumných projektů však byly omezené. V důsledku toho byla měření v malých povodích a pokusných plochách hydrologického charakteru nutně nedostatečně komplexní a nedostatečně dlouhodobá a nebyl ani dostatečný prostor pro širší využití naměřených dat i pro jiné účely, než pro které byly původně určeny. Proto byl v rámci výzkumného záměru VÚMOP založen projekt, jehož cílem je zvýšit úroveň a prohloubit komplexnost a koordinaci výzkumných aktivit na experimentálních plochách a povodích v rámci VÚMOP, konfrontovat vlastní experimentální výzkum se světovou úrovní a trendy, systematizovat výzkumné aktivity na experimentálních lokalitách včetně systémového využívání výsledků výzkumu a archivace dat a vypracovat systém komplexního hodnocení poznatků z experimentů v povodí včetně tvorby námětů nových výzkumných i aplikačních projektů. V prvních fázích tohoto projektu byl proveden systematický popis hlavních existujících pokusných povodí a tato povodí byla srovnána mezi sebou pomocí hlavních hydrologických ukazatelů vztahujících se ke koloběhu vody, mechanismům tvorby odtoku a jakosti vody a jejich projevům. K tomuto tématu byl uspořádán workshop v Nových Hradech, jehož výsledkem je předkládáný sborník "Pokusná zemědělsko-lesní povodí VÚMOP ve středočeském krystaliniku. Srovnání základních souborů dat." Tento článek je obecným

2 Úvod. Základní charakteristika pokusných povodí. Hydrologická bilance pokusných povodí Strana 2 úvodem do problematiky a poskytuje zároveň přehled základních charakteristik pokusných povodí. Na něj navazují další příspěvky, věnované hydrologické bilanci (Doležal, aj. 2001), funkci odvodňovacích systémů (Soukup, 2001), extrémním odtokům (Kulhavý aj., 2001), erozi půdy a odnosu splavenin (Tippl, 2001). hodnocení vývoje jakosti vody (Kvítek aj., 2001) a mechanismům tvorby jakosti vody (Čížek, 2001). Charakteristika hlavních pokusných povodí VÚMOP Většina analýz a srovnání uvedených v následujících příspěvcích tohoto sborníku se týká pěti základních pokusných povodí, jmenovitě povodí Cerhovického a u Hořovic, povodí bezejmenného a nad obcí Černičí u Čechtic, povodí Kopaninského toku u Pelhřimova a dvojice souběžných protáhlých povodí, Dolského a Kotelského a, u Skutče. Jsou analyzovány také některé výsledky z povodí Žejbra u Skutče, které je nadřazeno povodím Dolského a Kotelského a. Některé analýzy se týkají i dalších povodí ze Skutečska, která buď jsou podpovodími Žejbra (Mrákotínský ) nebo s povodím Žejbra sousedí (Svatoanenský ). Významné hydrologické výsledky byly také získány v dnes již opuštěném pokusném povodí bezejmenného přítoku Žebrakovského a pod obcí Ovesná Lhota u Světlé nad Sázavou. Hlavní charakteristiky pěti základních povodí jsou uvedeny v tab. 1, charakteristiky ostatních zmíněných povodí jsou uvedeny v tab 2. Uvedené plochy jsou vztaženy k závěrovým měrným profilům, a proto nezahrnují celé povodí až k ústí do nadřazeného toku. Práce na drobných korekcích vymezení rozvodnic a ploch povodí nadále probíhají. Proto je nutno údaje o plochách povodí, nadmořských výškách, využití území a procentu odvodněných půd uvedené v tab. 1 a 2 považovat za předběžné. XXXX Dolpnit citace hlavních zdrojů (zpráv, příruček, map). Tab.1. Hlavní charakteristiky základních pokusných povodí VÚMOP Název povodí: Cerhovický Černičí Dolský Kopaninský tok Kotelský Průměrná zem. šířka 49 o 51' E 49 o 37' N 49 o 47' N 49 o 28' N 49 o 47' N Průměrná zem. délka 13 o 50' E 15 o 04' E 15 o 59' E 15 o 17' E 15 o 59' E Nadm.výška (m): min - max (průměr) (481) (511) (566) (523) (551) Plocha (km 2 ) 7,36 1,42 4,78 6,69 3,21 Hydrologické pořadí Nadřazené vodní toky Litavka, Berounka, Čechtický, Želivka, Žejbro, Želivka, Sázava, Žejbro Sázava, % orné půdy 18 % 65 % 68 % 52 % 76 % % luk a pastvin 22 % 14 % 7 % 14 % 10 % % lesů 61 % 19 % 1 % 30 % 3 % % odvodněných půd 22 % 38 % Prům. roč. srážky (mm) Prům.roč. teplota ( o C) 617 Holoubkov 7,5 Jince 722 Čechtice *) 7,5 Čechtice *) 665 7,0 Hlavní matečná hornina svor paralula fylity pararula fylity Měření začala v roce

3 Úvod. Základní charakteristika pokusných povodí. Hydrologická bilance pokusných povodí Strana 3 *) Pozorování za roky 1968, 1971 a chybějí. Tab.2. Hlavní charakteristiky některých dalších pokusných povodí VÚMOP Název povodí: Žejbro Mrákotínský Svatoanenský Ovesná Lhota Průměrná zem. šířka 49 o 49' N Průměrná zem. délka 15 o 27' E Nadm.výška (m): min - max (průměr) (516) (507) (413) (528) Plocha (km 2 ) 48,3 6,98 7,84 0,66 Hydrologické pořadí až 075a Nadřazené vodní toky Žejbro, Žebrakovský, Sázava, % orné půdy 63 % 39 % 49 % 76 % % luk a pastvin 15 % 11 % 14 % 15 % % lesů 16 % 35 % 7 % 9 % % odvodněných půd 23 % 8 % 36 % 59 % Prům. roč. srážky (mm) Prům.roč. teplota ( o C) Hlavní matečná hornina vyvřeliny, křída vyvřeliny vyvřeliny 671 Habrek , pararula Měření za roky *) *) Jedná se o dlouhodobě sledovaný měrný profil ČHMÚ. Udané roky značí data použitá pro vyhodnocení v tomto sborníku. Vedle těchto základních charakteristik existuje ovšem ještě celá řada charakteristik dalších neméně důležitých. Ty zatím nebyly souhrnně zpracovány. V následujícím textu je podána velmi stručná slovní charakteristika výzkumu prováděného v jednotlivých povodích. Tato charakteristika má za účel přiblížit čtenáři situaci v jednotlivých povodích, nečiní si však nárok na úplnost. Pokusné plochy v povodí Cerhovického a byly zakládány a budovány už od roku 1973 pro výzkum funkce drenážních zásypů, obsypů a filtrů (např. Švihla, 1979; 1980). Počínaje rokem 1977 bylo měření na ploše doplněno tak, aby mohlo sloužit výzkumu úpravy odtokových poměrů odvodňovacími zařízeními v malém povodí a výzkumu vlivu zemědělské činnosti na kvalitu podzemních vod (např. Švihla, 1981). V 80. letech 20. století začala být zkoumána hydrologická bilance povodí (např. Švihla, 1984).a rozvíjelo se též řešení srážkoodtokových vztahů pomocí simulačních modelů (např. Damašková aj., 1989). V 90.letech přistoupil výzkum problémů revitalizace povodí (např. Soukup a Ehrlich, 1995). Spojitá řada měření byla však v letech přerušena výstavbou dálnice, která protnula původní

4 Úvod. Základní charakteristika pokusných povodí. Hydrologická bilance pokusných povodí Strana 4 pokusné povodí. Závěrový profil bylo nutno posunout výše proti proudu a plocha měřené části povodí se zmenšila z původních 8,98 km 2 na 7,36 km 2. Některé pokusné drenážní skupiny v dolní části povodí byly stavbou dálnice rovněž narušeny a bylo nutno je opustit. Snížilo se také zastoupení orné půdy v povodí, ve kterém tak dnes mírně převažují lesní plochy. Dnes je povodí Cerhovického a využíváno zejména k výzkumu regulace drenážního odtoku a vlivu odvodnění na odtokový režim a jakost vod (např. Soukup aj., 2000). Pokusná plocha Černičí byla budována od roku 1990 jako typické malé povodí s převahou zemědělské půdy a bez významných lidských sídel v povodí vodárenské nádrže Švihov na Želivce. Cílem výzkumu bylo a dodnes je kvantifikovat příspěvek zemědělských půd a způsobu hospodaření na vývoj jakosti vody v nádrži Švihov a ve vodách obecně. Povodí Černičí je jediné, kde se systematicky měří odnos splavenin závěrovým profilem a (Tippl, 2001). V první polovině 90. let byl v tomto povodí prováděn podrobný výzkum jakosti drenážních vod (Čížek, 2001). Povodí Žejbra a jeho podpovodí (Dolský, Kotelský a Mrákotínský ) a sousední Svatoanenský byly zkoumány od r. 1981, původně za účelem měření průtoků před chystanou stavbou velkoplošného odvodnění zemědělských půd. Měření pak bylo postupně rozšířeno pro účely výzkumu úpravy odtokových poměrů v malém povodí v důsledku odvodnění půd a úprav malých toků (např. Zuna, 1985, Čmelík aj., 1990). Měření na Mrákotínském a Svatoanenském potoce byla ukončena v roce Experimentální činnost byla pak soustředěna do povodí Dolského a Kotelského a. Data o průtocích na Žejbru jsou přebírána z Českého hydrometeorologického ústavu. Výzkum je dnes zaměřen zejména na komplexní vodohospodářské řešení malých zemědělsky využívaných povodí a aplikaci hydrologických modelů pro tyto účel (Kulhavý a kol., 1999, 2001). Pokusné plochy v povodí Kopaninského toku byly založeno v roce 1985, původně pro výzkum regulační drenáže na lučních stanovištích v dolní části povodí pod obcí Velký Rybník. Od r je zde systematicky sledována kvalita vody nejen v hlavním toku, ale na také na cca 17 přítocích (potocích, drenážních výústích a pramenech), což umožňuje podrobné Literatura ŠVIHLA, V., DAMAŠKOVÁ, H., KYNCLOVÁ, J., ŠIMUNEK, O. Monografie. Výzkumný objekt Ovesná Lhota. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, 1992, 156 s. KULHAVÝ, Z., MÁLKOVÁ, R., ČMELÍK, M., EICHLER, J., SOUKUP, M. Souhrnné zpracování databáze experimentálních povodí Skuteč. Část A výstupu projektu NAZV EP Praha: VÚMOP Praha, leden KULHAVÝ, Z., ČMELÍK, M., ČERNÁ, L. Zpracovaná měření denních průtoků a laboratorních rozborů povrchových vod z povodí a Svatoanenského, Kotelského, Dolského a Mrákotínského za léta Zakázka SMS Hradec Králové. Praha: VÚMOP Praha, ŠVIHLA, V. Drenážní filtry. Vědecká monografie. Praha: VÚMOP, ŠVIHLA, V. Funkce drenážního zásypu, obsypu a filtru. Závěrečná zpráva úkolu C /03. Praha: Výzkumný ústav meliorací, ŠVIHLA, V. Výzkum odtokových poměrů v malém povodí. Závěrečná syntetická zpráva úkolu C Praha: Výzkumný ústav pro zúrodnění zemědělských půd, SOUKUP, M., KULHAVÝ, Z., HRÁDEK, F. Regulace odtoku povrchové a půdní vody v povodí s ohledem na ochranu vod. Závěrečná zpráva projektu EP Praha: VÚMOP, 2000.

5 Úvod. Základní charakteristika pokusných povodí. Hydrologická bilance pokusných povodí Strana 5 ŠVIHLA, V. Vliv odvodnění na vodohospodářskou bilanci v povodí. Závěrečná zpráva úkolu C-11_ Praha: Výzkumný ústav pro zúrodnění zemědělských půd, SOUKUP, M., EHRLICH, P. Revitalizace zemědělsko-lesního povodí. Závěrečná zpráva úkolu RE Praha: VÚMOP, DAMAŠKOVÁ, H., ŠVIHLA, V., ZUNA, J. Hydrologické podklady odvodnění, návrh parametrů a prognóza účinnosti odvodnění. Návrh metodiky. Praha: Výzkumný ústav pro zúrodnění zemědělských půd, KYNCLOVÁ, J., PILNÁ, E., 2001 Metadata výzkumné plochy Záluží-Cerhovice. 1. vydání. Interní příručka. Praha: VÚMOP, ČMELÍK, M., KULHAVÝ, Z. Výzkumný objekt Skuteč. Interní příručka. Praha, VÚMOP, ZUNA, J. Výzkum nových materiálů a způsobů úprav malých vodních toků a odvodňovacích kanálů. Závěrečná syntetická zpráva úkolu C , Praha, Výzkumný ústav pro zúrodnění zemědělských půd, ČMELÍK M., ZUNA, J., PODHRÁZSKÁ, J. Prognóza a optimalizace vlivu úprav hydrografické mikrosítě. Závěrečná zpráva úkolu P , Praha, Výzkumný ústav pro zúrodnění zemědělských půd. KULHAVÝ, Z. a kol. Hodnocení vlivu zemědělského hospodaření na odtokové poměry malých povodí aplikací metod matematického modelování. Závěrečná zpráva projektu EP Praha: VÚMOP, KULHAVÝ, Z. a kol. Využití retenčního potenciálu krajiny při snižování povodňových průtoků a návrh opatření na jejich neškodné odvádění. Závěrečná zpráva projektu EP 9154, Praha: VÚMOP, Texty k obrázkům a tabulkám: Mrákotínský, Svatoanenský - zmínit Zmínit se o Ovesné Lhotě Poděkování: Pilná a Kynclová a Čmelík, interní příručky