Zákonitosti interakce systému voda-hornina-krajina a jejich využití při ochraně podzemních vod v České republice

Transkript

1 MINISTERSTVO ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ VRŠOVICKÁ 65, PRAHA 10 Zpráva o řešení projektu Výzkumu a vývoje v roce 2007 Zákonitosti interakce systému voda-hornina-krajina a jejich využití při ochraně podzemních vod v České republice Evidenční označení projektu: SP/2e1/153/07 Příjemce: Česká geologická služba Řešitel: RNDr. Renáta Kadlecová Autoři : RNDr. Renáta Kadlecová a kol. Odborný garant za MŽP: RNDr. Martin Hrubeš Prosinec

2 Řešitelé: 1. Česká geologická služba RNDr. Renáta Kadlecová RNDr. Zuzana Krejčí CSc. RNDr. Jaroslav Aichler CSc. RNDr. Jiří Burda Ing. Lucie Kondrová Ing. Martina Fifernová Mgr. Eva Kryštofová Richard Binko Milena Janušková Hana Kratochvílová 2. Výzkumný ústav vodohospodářský TGM, v.v.i. Podbabská 30/2582, Praha 6, Česká geologická služba Geofond Kostelní 26, Praha 7, RNDr. Hana Prchalová Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, CSc. Mgr. Gabriela Hofmannová Ing. Marie Šnajberková Ing. Anna Hrabánková Ing. Miroslav Olmer RNDr. Dana Čápová 4. Český hydrometeorologický ústav Na Šabatce 17, Praha 4 Komořany, RNDr. Eva Novotná Pg. Dagmar Pavlíková Ing. Václav Sosna Ing.M.Kněžek,CSc. 5. Geofyzikální ústav Akademie věd České republiky, v.v.i. Boční II č.p.1401, Praha 4, David Uličný, RNDr., CSc. RNDr. Lenka Špičáková, PhD. 2

3 Seznam použitých zkratek BRIDGE ČGS ČGS-Geofond ČHMÚ ČR EHS ES EU GFÚ AV ČR ISPA MZe MŽP SR VÚV T.G.M. WFD Background Criteria for the Identification of Groundwater Tresholds Česká geologická služba Česká geologická služba - Geofond Český hydrometeorologický ústav Česká republika Evropské hospodářské společenství evropské společenství Evropská unie Geofyzikální ústav Akademie věd České republiky Instrument for Structural Policies for Pre-accession. Ministerstvo zemědělství Ministerstvo životního prostředí směrnice Rady EU Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka Rámcová směrnice pro vodní politiku EU (z angl. Water Framework Directive) Rusek, Skalička Posouzení možnosti odběru vody z pískovny jako zdroje technologické vody pro stavbu tepelné elektrárny ve Skal 3

4 OBSAH 1. ÚVOD OBSAH PRACÍ ETAPY DÚ Cíle etapy Webové stránky projektu a Výběr a analýza relevantních datových zdrojů, vhodných pro konstrukci digitální bezešvé hydrogeologické mapy Vyhodnocení z hlediska obsahového i z hlediska jejich dostupnosti, získání relevantních podkladů včetně podkladů významných z pohledu vývoje a uchování kvalitních zdrojů podzemních vod Návrh metodiky aktualizace informací o ovlivnění vody z hlediska geochemického, geologického a geoekologického...18 DÚ Cíle etapy Testování možností využití databáze ČGS - ČGS - Geofondu pro konstrukci hranic v prostředí s rozdílnou průtočností Zahájení tvorby metodiky agregace dat z GEOČR50 v rámci hydrogeologických struktur na území ČR pro pokryvné útvary na území ČR s rozdělením na propustné a nepropustné pokryvné útvary Zahájení tvorby metodiky tvorby liniových...42 hydrogeologických hranic...42 DÚ Cíle etapy Výběr ukazatelů, pro které se budou stanovovat prahové hodnoty Návrh metodiky stanovení přirozeného pozadí na základě postupů z mezinárodního projektu BRIDGE Návrh typologie hydrogeologických struktur/kolektorů pro potřeby stanovení přirozeného pozadí Sběr dat, potřebných pro etapu NÁVAZNOST NA JINÉ PROJEKTY ZÁVĚR...61 VÝBĚR Z POUŽITÉ LITERATURY...63 Příloha I Approach to assess Natural Background Levels..64 Příloha II General metodology for deriving the treshold values

5 1. Úvod Etapová zpráva 2007 za projekt SP/2e1/153/07 Zákonitosti interakce systému vodahornina-krajina a její využití při ochraně vod v České republice je v zásadě úvodní etapou celého projektu už s ohledem na její délku. Kromě řady administrativních prací byly provedeny základní analýzy dat dostupných na jednotlivých spoluřešitelských pracovištích České geologické službě, ve Výzkumném ústavu vodohospodářském T.G.M., v.v.i., v České geologické službě Geofondu, Českém hydrometeorologickém ústavu, Geofyzikálním ústavu Akademie věd České republiky, v.v.i a i v hydrogeologických firmách např. Aquatest a.s., Geotest a.s., Progeo s.r.o., které se v minulosti podílely na regionálních hydrogeologických průzkumech či se dlouhodobě zabývají tvorbou a verifikací matematických modelů řešících optimalizaci jímání podzemní vody ve vodohospodářsky významných oblastech. Výstupem etapy projektu 2007 jsou funkční webové stránky projektu na adrese a metodika vyhodnocení režimů podzemních vod. K dosažení cílů je projekt rozdělen na dílčí úkoly: DÚ01 Analýza a aktualizace informací o ovlivnění podzemní vody z hlediska geochemického, geologického a geoekologického včetně studia geologického vývoje vybraných oblastí s významnými zdroji podzemních vod DÚ02 DÚ03 Tvorba hydrogeologické informační vrstvy Metodika a uplatnění metodiky aplikovaného využití hydrogeologické informační vrstvy Práce v DÚ01 jsou směřovány 1. ke snadné a rychlé komunikaci mezi spoluřešitelskými organizacemi 2. ke shromáždění a vytvoření dostatečných podkladů včetně již existujících např. GEOČR50, DIBAVODu, atd. či v rámci matematických modelů, které lze snadno interpolovat do GISového prostředí a které bude možné použít při tvorbě živé hydrogeologické informační vrstvy. DÚ02 se svou náplní již věnovuje vlastní tvorbě hydrogeologické informační vrstvy. Ta zahrnuje hydrogeologické vektorovou vrstvu ČR a atributové tabulky k jednotlivým polygonům, které budou obsahovat základní přírodní charakteristiky. Hydrogeologická vektorová vrstva vznikne zjednodušením vrstvy GEOČR50, jejím průnikem s vrstvami DIBAVODu (rozvodnice, linií toků atd.) a zahrnutím topografie a statistického vyhodnocení hydraulických parametrů v rámci jednotlivých hydrogeologických struktur. Hydrogeologická informační vrstva bude ve významných pánevních strukturách pokud to budou data umožňovat, konstruována prostorově minimálně v pseudo 3D, aby bylo možno lépe vyjádřit charakteristiky superponovaných kolektorů. Práce na úkolech DÚ01 a 02 se vzájemně prolínají a doplňují a jsou koncipovány jako základní či aplikovaný výzkum včetně tvorby obecných metodik, zatímco DÚ 03 svou náplní Zpracování metod a nástrojů pro tvorbu plánů oblastí povodí v ČR a dosažení environmentálních cílů v jakosti vody je zaměřen na splnění požadavku implementace evropské legislativy, respektive Směrnice 2006/118/ES o ochraně podzemních vod před znečištěním a zhoršením stavu v ČR a Rámcové směrnice o vodách 2000/60/ES. Výsledky z DÚ03 budou začleněny do hydrogeologické informační vrstvy, vytvořené v DÚ 02 a hydrologického informačního systému. 5

6 Řešení projektu je tedy zaměřeno jednak na metodické postupy tvorby hydrogeologické informační vrstvy včetně výběru vhodných dat pro její konstrukci a přírodní charakteristiky hydrogeologických prostředí včetně bilančních hodnocení, dále pro stanovení limitů ukazatelů dobrého chemického a kvantitativního stavu podzemních vod a jejich aplikace na všechny hydrogeologické rajony/útvary podzemních vod v ČR a na vytvoření internetové aplikace s údaji týkajícími se podzemních vod pro tvorbu plánů oblastí povodí v ČR. Při posuzování výsledků za etapu 2007 je nutno vzít v úvahu, že projekt byl zahájen v září 2007 a zpráva se předkládá v listopadu 2007, že se tedy jedná o výsledky řešení za relativně krátké časové období a že práce ve skutečnosti musí probíhat až do konce kalendářního roku. Předpokládané výstupy roku 2007 Typ výsledku - skupina typ výsledku - jednotlivě Prototyp, uplatněná metodika, funkční vzorek, autorizovaný software, užitný vzor, výsledky aplikovaného výzkumu promítnuté do právních předpisů a norem, specializovaná mapa s odborným obsahem: uplatněná metodika autorizovaný software - internetové aplikace výčet nová metodika vyvinutá v rámci řešení projektu pro aktualizaci informací o ovlivnění vody z hlediska geochemického, geologického a geoekologického, v rámci projektu inovovaná metodika agregace dat z GEOČR50 v rámci hydrogeologických struktur na území ČR pro pokryvné útvary na území ČR s rozdělením na propustné a nepropustné pokryvné útvary obecné uplatnění www prezentace projektu a jeho průběžných výsledků, mimo jiné zajišťující komunikaci řešitele, spoluřešitelů a zadavatele vytvořeno pro projekt, bude průběžně doplňováno 2. Obsah prací etapy 2007 DÚ01 Cíle etapy Příprava webové stránky projektu Výběr a analýza relevantních datových zdrojů, vhodných pro konstrukci digitální bezešvé hydrogeologické mapy v ČGS Výběr a analýza relevantních datových zdrojů, vhodných pro konstrukci digitální bezešvé hydrogeologické mapy v externích organizacích (ČGS Geofond ČGS - Geofond, ČHMÚ či VÚV TGM) Vyhodnocení z hlediska obsahového i z hlediska jejich dostupnosti, získání relevantních podkladů včetně podkladů významných z pohledu vývoje a uchování kvalitních zdrojů podzemních vod 6

7 01.5. Návrh metodiky aktualizace informací o ovlivnění vody z hlediska geochemického, geologického a geoekologického Webové stránky projektu Pro potřeby projektu byly založeny webové stránky (obr.1), které slouží především: pro propagaci projektu a jeho cílů veřejnosti (volný přístup) pro řešitele jako hlavní zdroj informací, úložiště projektových dokumentů a diskusní fórum (pouze autorizovaný přístup) Webové stránky jsou na Informačním portálu České geologické služby (www.geology.cz) a jsou volně přístupné pro veřejnost přes zkrácenou adresu (obr.2). Stránky projektu jsou budovány na platformě Oracle Aplication Server 10g (dále jen Oracle AS), který současně tvoří základ informačního systému v ČGS. Oracle AS je robustní a propracované prostředí, ve kterém se pomocí specifických nástrojů buduje libovolná struktura webové presentace. Stránky jsou řešeny s pomocí kombinace html šablony a portálové šablony s využitím kaskádových stylů, využívajících při tom všechny výhody řešení aplikačního serveru Oracle AS, tj. snadné rozšiřování struktury stránek s využitím šablon, široké spektrum možnosti publikování textů (rich text editor) i položek (soubory doc, xls, pdf, zip,.), indexování a fultextové vyhledávání publikovaného obsahu apod. Systém obsahuje vlastní autorizační procesy založené na standardu LDAP, pomocí kterých lze přesně nastavovat přístupová práva k obsahu. Pro vysokou bezpečnost přenášených dat přes HTTP protokol nechybí podpora šifrované verze protokolu (HTTPS), která se v našem případě používá při přenosu důvěrných dat jako jsou přihlašovací či odhlašovací procesy. Dále se šifruje veškerý přenos dat při editaci osobních údajů. Pro zajištění maximální dostupnosti je celý IS monitorován (24x7) a pravidelně zálohován. Vytvořené zálohovací sady jsou pravidelně testovány. Úvodní stránka je dále členěna na podstránky: Aktuality Projekt Řešitelé Harmonogram Odkazy Kontakty Interní info Mapa stránek Pomocná stránka Vyhledávání 7

8 Úvodní okno projektových webových stránek projektu (www.geology.cz/vav-hydrocr50). Obr. 1 Okno veřejně přístupné stránky Projekt, přinášející základní informace a dokumenty projektu VaV. 8

9 Obr.2 Stránky obsahují rovněž stránku vyhledávání, umožňující fultextové a položkové prohledávání jejich obsahu. Provoz na projektových stránkách je vedle nástrojů aplikačního serveru AS Oracle Portal monitorován též s pomocí nástroje Google Analytics, který díky skriptu umístěnému do šablony stránek monitoruje četnost a charakter přístupů na tyto www stránky. Pro spolupráci a management projektu slouží oblast Interní info, kam mají přístup pouze řešitelé projektu obr. 3 (skupina uživatelů vav_hydrocr50 Informačního portálu ČGS po zalogování typu SSO - Single-Sign-On). K dispozici je zde jednoduché diskusní fórum, kde mohou všichni řešitelé zanechávat komentáře, připomínky a náměty, a dále pak neveřejná projektová dokumentace. Obr.3 Okno Interní info webových stránek projektu, které jsou přístupny pouze autorizovaným řešitelům a Výběr a analýza relevantních datových zdrojů, vhodných pro konstrukci digitální bezešvé hydrogeologické mapy Tabulka č. 1 podává přehled o relevantních datových zdrojích vhodných pro konstrukci digitální bezešvé hydrogeologické mapy včetně přírodních charakteristik u jednotlivým polygonům. 9

10 U analyzovaných datových zdrojů byly sledovány základní informace (měřítko, vlastník, název) a řada dalších charakteristik datového zdroje jako např.: datový formát, zpracování, pokrytost území. Metadatotový popis zdrojů je součástí metadatových katalogů jednotlivých vlastnických organizací. Metadatové popisy jsou založeny na normě ISO a jsou veřejně dostupné na stránkách Cenie na adarese Tab. 1 Seznam datových zdrojů využitelných pro konstrukci digitální hydrogeologické mapy Popis vrstvy Typ Pokrytí Zdroj Přístup Vektory geologické mapy 1: vektor celá republika ČGS ArcGIS desktop, mapový server ČGS Vektory geologické mapy 1: vektor nové geologické mapování do roku 2007 ČGS ArcGIS desktop Vektory geologické mapy 1: Vektory geologické mapy 1: Analýzy povrchových vod vektor celá republika (verze 2007) vektor celá republika (stará verze) vektor celá republika (Dr. Majer) ČGS ČGS ČGS ArcGIS desktop, mapový server ČGS ArcGIS desktop, mapový server ČGS ArcGIS desktop, mapový server ČGS celá republika ČGS, ArcGIS desktop, mapový Hydrogeologické rajony vektor VÚV server ČGS Skládky ČGS vektor do roku 2000 ČGS ArcGIS desktop, mapový server ČGS Analýzy litogeochemie vektor celá republika ČGS ArcGIS desktop Rastrové ekvivalenty geologických map 1: Rastrové ekvivalenty geologických map 1: Rastrové ekvivalenty geologických map 1: Rastrové ekvivalenty hydrogeologických map 1: Rastrové ekvivalenty hydrogeologických map 1: rastr cca 200 mapových listů ČGS ArcGIS desktop rastr celá republika ČGS ArcGIS desktop rastr celá republika ČGS ArcGIS desktop rastr celá republika ČGS ArcGIS desktop rastr celá republika ČGS ArcGIS desktop Vodohospodářské mapy 1: vektor celá republika VÚV ArcGIS desktop Topografická vektorová sada vektor celá republika ArcData ArcČR500 (1: ) včetně anotací Praha Topografické rastrové ekvivalenty rastr 1: (polohopis, popisky, vodstvo, vrstevnice) Topografické rastrové ekvivalenty rastr 1: (polohopis, popisky, vodstvo, vrstevnice) Digitální model reliéfu s 60 m rozlišením celá republika (ČÚZAK) Pokrytí - nové geologické mapování vektor Celorepublikové pokrytí s širokým přeshraničním pokryvem Detailní model reliéfu s krokem 2,5 m vektor celá republika ČÚZAK ČÚZAK ČGS -na základě SRTM dat ČGS -na základě SRTM dat Hydrogeologická data vektor celá republika ČGS - Geofond ArcGIS desktop ArcGIS desktop 10

11 Důležitým závěrem, který vyplynul ze zhodnocení všech přístupných a obecně použitelných datových zdrojů bylo určení společného topografického podkladu, který bude tvořit základní podklad jak pro vstupní data po celé období zpracování (v případě digitálních vstupů), tak bude podkladem datových vrstev ve výsledném informačním systému. Jedná se o rastrový ekvivalent topografických map 1: v souřadném systému S-JTSK, Křovákově zobrazení Vyhodnocení z hlediska obsahového i z hlediska jejich dostupnosti, získání relevantních podkladů včetně podkladů významných z pohledu vývoje a uchování kvalitních zdrojů podzemních vod Datové zdroje uvedené v tab. 1 jsou pro ČGS dostupné a lze je využít pro konstrukci bezešvé hydrogeologické vektorové digitální mapy. K základním vektorovým datům patří geologické mapy v měřítku 1: GEOČR50, které pokrývají celé území ČR. Původní předlohou těchto map jsou tištěné mapy, ve kterých je zobrazen vedle předkvartérních hornin i pokryv kvartérních sedimentů. Pro konstrukci rajonů byla využívána GEOČR50-Verze 3, pro kterou je charakteristická harmonizace geologického obsahu po jednotlivých geologických jednotkách, nikoliv po mapových listech, jak tomu bylo ve verzi 2. Jedná se tedy o mapu bezešvou opatřenou jednotnou geologickou legendou pro celé území ČR. Společná geologická legenda ČR obsahuje čtyři základní okruhy informací o geologické jednotce: litologický popis, chronostratigrafické členění, litostratigrafické členění, regionální členění. Významnou roli bude rovněž hrát nová verze geologické mapy v měřítku 1: , která se bude uplatňovat zejména jako jeden z podkladových zdrojů při doplňování informací po odkrytí základní geologické mapy 1: Data digitální rastrová - tento typ dat je soustředěn v digitálním archivu ČGS. Jedná se o rastrové ekvivalenty tištěných map, které jsou rektifikovány do souřadného systému S- JTSK a jsou připraveny tak, aby byly přístupné pro všechny zpracovatelské subjekty. Jsou to především hydrogeologické mapy v měřítku 1: pokrývající celé území ČR. Jejich edice byla zpracována v období 1985 až Hydrogeologická vrstva charakterizuje zobrazené prostředí z kvantitativního a částečně i kvalitativního hlediska. Koncepce zmiňované vrstvy prosazuje explicitní znázornění hydrogeologických poměrů pouze s implicitním vyjádřením hydrogeologicky významných prvků a základních rysů dynamiky podzemních vod za současného kvantitativního vyjádření některých hydrogeologických vlastností. Hydrogeologická vrstva obsahuje základní typy a charakter hydrogeologického prostředí, které jsou odvozovány z geologické vrstvy. Dále obsahuje indexy označující stratigrafickou příslušnost hydrogeologického prostředí nebo jeho převládající litologický typ. V pánevních zvodněných systémech jsou zjednodušeně vyjádřeny prostorové hydrogeologické prvky (superpozice kolektorů a izolátorů). Tyto mapy však nezohledňují přirozené hydrogeologické celky, protože na nich prezentovaná statisticky zpracovaná hydrogeologická data jsou vztažena k jednotlivým mapovým listům. 11

12 Dada ČGS-Geofondu (hydrogeologická databáze) včetně jejich dostupnosti Jedna ze základních vstupních databází, která bude použita při tvorbě vrstvy hydraulických parametrů horninového prostředí, bude databáze ČGS-Geofondu (hydrogeologická databáze) s cca objekty. Vrstva obsahující hydraulické parametry bude sestavena na základě výpočtů hydraulických parametrů podle Jetela (1973) a jejich následného statistického hodnocení právě z převážné části dat v hydrogeologické databáze ČGS-Geofondu (ne všechny objekty v hydrogeologické databází obsahují informace z hydrodynamických zkoušek, ale lze ze zkušeností předpokládat, že cca 70-80% dat bude použitelných). Výše uvedená databáze obsahuje kromě základních informací o hydrogeologických objektech i informace o hydrodynamických zkouškách na objektech, informace o hladině podzemní vody z doby hloubení objektu (GDO, HYD). Bohužel databáze Hydrogeologické databázi neobsahuje informace o výstroji a těsnění vrtů, které zejména v pánevních strukturách se superponovanými kolektory, neumožňuje snadné dělení objektů podle typů testovaných kolektorů. I když databáze obsahuje otevřené úseky, resp. úseky perforované, neznamená to, že skutečně vrt testuje pouze kolektor v místech otevřeného úseku vrtu. Proto bude nutné v další fázi řešení projektu výše uvedený problém řešit a databázi doplnit. V etapě 2007 byla po vzájemné komunikaci mezi ČGS a ČGS Geofondem provedena analýza a dokumentace systému GDO a souvisejících subsystémů (GEO, HYD, KAR, HMD) z hlediska posouzení potřeby změn datového modelu a způsobu budoucího využití jednotlivých částí informačního systému. Mezi ČGS a ČGS-Geofondem byl diskutován obsah souboru účelových atributů, které budou přičleněny k již existujícímu modelu a způsob integrace. Hlavní důraz byl kladen na posouzení využitelných technologií pro zabezpečení požadované funkčnosti. Základem HW a SW architektury jsou na obou stranách databázové servery ORACLE 10g. Nad těmito servery běží aplikační a webové servery, které jsou na straně ČGS rovněž na platformě ORACLE. Na straně ČGS-Geofondu jsou na platformě NET a PHP (obr. 4). Možné přístupy k řešení poskytování dat Na základě výše popsané architektury jsou možné dva přístupy: Systém centrální databáze data jsou ukládána do centrální databáze a dávkově aktualizována. Vyhledání a konsolidace dat bude probíhat pouze na jedné straně (ČGS-Geofond) v rámci stávajícího technologického vybavení. Systém předpokládá uživatelské napojení vnitřního uživatele ČGS do datového serveru ORACLE v ČGS Geofond přes aplikační server ČGS Geofond. Toto řešení není podporováno zejména ze strany požadavků bezpečnosti systému. Systém distribuovaný data zůstanou v původních databázích a uživatel do nich bude nahlížet přes webové rozhraní poskytující export uživatelem vybraných dat. Toto řešení umožňuje uživateli ČGS zpracovávat data v lokálním GIS prostředí. Zpět do databáze ČGS Geofond budou pak vrácena pouze rozšířená atributová data k vybraným objektům zájmu. 12

13 Obr. 4 Stávající architektura prostředí Data státní pozorovací sítě podzemních vod ČHMÚ Projekt zejména jeho DÚ03 počítá s využitím režimních pozorování podzemních vod, neboť jedním z požadavků Evropské unie je hodnocení kvantitativního a kvalitativního stavu vodních útvarů na území ČR. Pozorování režimu podzemních vod je nezbytné nejen z hlediska dopadů jejich využívání na ekologické systémy ve vztahu podzemní povrchová vody, ale i z hlediska přirozeného poklesu přírodních zdrojů v důsledku zvyšujících se teplot a změn rozložení srážek. Tak například podzemní voda tvoří v ročním průměru 32 % odtoku Labe na naší státní hranici. V hydrogeologických rajonech s malou akumulační potencí je to přibližně 15 % (např. Cidlina), v regionech s velkou akumulační potencí je to až kolem 60 % průměrného ročního průtoku (např. Metuje v Polické pánvi, Ploučnice). Malá a značná část i středně velkých průtoků je tedy tvořena podzemní složkou odtoku, resp. základním odtokem. Podzemní vody tedy stabilizují odtoky z území.výrazný pokles přírodních zdrojů podzemní vody by se velmi negativně projevil především na vodnosti toků 4. a 3. řádu v oblasti malých průtoků. Podle výsledků řešení dopadu prognózovaných klimatických změn by se velikost základního odtoku zmenšila o %, podle hydrogeologického typu povodí. V těch nejnepříznivějších podmínkách by základní odtok v minimech zanikl úplně. 13

14 Základním ukazatelem režimu podzemních vod je stav jejich hladiny. Již současný stav metodiky hodnocení hydrologického režimu umožňuje vyčlenit podíl podzemních vod v odtoku z území, který lze v dlouhodobějším měřítku ztotožnit s přírodními zdroji. Proto lze režim hodnotit i kvantitativně. Postup není principielně náročný, vyžaduje však souměřitelné a kvalitní údaje o podzemních i povrchových vodách. Celoplošná pozorovací síť mělkých zvodní vznikla postupně v letech Postupně se rozšiřovala o převážně přebírané objekty k pozorování hlubších zvodní. Ty však namnoze nebyly konstruovány pro účel dlouhodobého pozorování režimu podzemních vod, některé se stávaly časem méně objektivními. Situace by se měla podstatně zlepšit od roku 2008, kdy budou k dispozici nové pozorovací objekty budované jako pozorovací a moderně vybavené. Nicméně možnost jejich plného zařazení do sítě vyžádá několikaletou řadu pozorování. Proto se první fáze snahy o zkvalitnění výsledků v základní pozorovací síti zaměřila na vyhodnocení režimu mělkých zvodní, kde jsou dostatečně dlouhé řady pozorování. Řešitelé ČHMÚ připravili metodiku hodnocení režimu podzemních vod, která bude testována v dalším roce řešení projektu (viz kap. DÚ01.5.) Další data, kterými ČHMÚ disponuje jsou časové řady vývoje chemického složení podzemních vod pořízená v rámci státní pozorovací sítě mělkých a hlubokých podzemních vod. Geofyzikální data Prostorové rozmístění kolektorových a izolátorských horninových celků ve výplni pánve je funkcí (1) tektono-sedimentárního vývoje pánve během jejího vyplňování a (2) postsedimentární deformace. Faciální charakter, rozmístění a prostorové tvary těchto těles pak určují jejich primární povahu z hydrogeologického hlediska, která je následně silně modifikována během další deformace a eroze pánevní výplně v postsedimentární etapě. V první fázi řešení půjde o rekonstruovat pánevní výplň z hlediska synsedimentárních procesů metodou geneticko-stratigrafické analýzy, v druhé fázi pak na základě znalosti současné strukturní stavby pánve zasadit sestrojený obraz stratigrafické stavby do současného strukturního kontextu. V návrhu projektu předpokládaná geologická část projektu pokryje celý rozsah české křídové pánve, cca km 2. V rámci této pánve bude soustředěna pozornost do oblastí s významnými hydrogeologickými areály: např. sz. část pánve (tzv. lužický a jizerský vývoj) a jv. část (tzv. orlicko-žďárský vývoj). K řešení tektonosedimentárního vývoje pánve v zájmových regionech je použita metoda geneticko-stratigrafické analýzy s využitím rozsáhlé sítě stávajících i nově karotovaných vrtů a návazných výchozů. Tato metoda vychází z identifikace chronostratigrafických ploch a jejich korelací formou stratigrafických korelačních řezů (obr. 5). Po doplnění nově získanými daty z vrtů pozorovací sítě ČHMÚ revidované korelační řezy poskytnou podklad pro geologické řezy a strukturní mapy. Na základě těchto řezů budou v další fázi projektu sestrojeny izopachové mapy hydrogeologicky významných jednotek resp. sedimentárních těles, dále mapy stratoizohyps nejvýznačnějšího chronostratigrafického horizontu - báze turonu a báze cenomanu. V další fázi budou zpracovány geologické řezy, jež využijí těchto stratigrafických řezů, které budou podle zjištěného strukturního plánu transformovány do současné topografické pozice. Principy interpretace litofacií a významných hraničních ploch v písčitých sedimentárních systémech a následné sekvenčně stratigrafické analýzy jsou popsány v pilotní studii Uličný & Laurin (2000), s příklady z cenomanu a turonu české křídy. Genetické sekvence jsou sedimentární tělesa oddělená navzájem tzv. plochami maximální transgrese (MTS, maximum transgressive surfaces, viz Helland-Hansen & Martinsen, 1996). V případě dostatečného litofaciálního kontrastu jako např. v jizerském souvrství v sekvencích TUR 4 a 5 - na obr. 5c lze tyto plochy definovat relativně snadno podle maximálních hodnot křivek přirozené radioaktivity (GR). Jak ale ukazují obr. 5a a 5c, v případě výrazně písčitých facií v sekvencích TUR 2 a 3 s výraznou litologickou amalgamací na severozápadě pánve, 14

15 Obr. 5 Příklady vymezení transgresních ploch v turonu české křídové pánve, v oblasti s dominancí pískovců (a, Úštěcko) a v oblasti s vyváženým podílem pískovců a jemnozrnných facií (b, Turnovsko). Korelace výchozů se sousedními vrty ukazuje využití karotážních dat pro detailní korelaci. Křivky souhrnné gama-aktivity převzaty z diplomové práce Šplíchala (2002). Obr. 5c je příkladem vyčlenění genetických stratigrafických sekvencí v typickém vrtu z jižního okolí Děčína - J a jejich srovnání s litostratigrafickým schématem ve smyslu Čecha et al. (1980). Rozlišení genetických sekvencí je několikanásobně detailnější než rozlišení standardního litostratigrafického schématu. Členění sekvencí je definováno na základě regionální prostorové korelace. Zdroj ilustrací (a) a (b): Uličný, Laurin and Čech (předloženo, 2007). 15

16 definice MTS na jediném profilu de facto není možná a je nutné interpretaci založit na zhodnocení 2D až 3D obrazu změn litofacií. Přesnost stratigrafické korelace je tedy u geneticko-stratigrafické analýzy přímo závislá na prostorové hustotě vrtných dat. V cenomanu existují dosud nepublikovaná korelační schémata v centrální a východní části pánve (Uličný et al., 2004). Od r do r probíhá řešení grantového projektu GAČR zaměřeného na cenoman v západní části pánve (hl. řešitel L. Špičáková), a pro řešení tohoto projektu VaV není relevantní plné využití detailní genetické stratigrafie cenomanu. Pro turon a spodní coniak je v současné době pro západní část české křídové pánve (zhruba na západ od linie Kolín Hořice) vypracováno korelační schéma, vyčleňující 8 genetických sekvencí (obr. 2c; Laurin & Uličný, 2004; Uličný, Laurin & Čech, předloženo). Korekce a detailní úpravy tohoto schématu nadále pokračují, spolu s pokračující akvizicí dat zejména z regionů dosud málo pokrytých digitalizovanými karotážními daty. V etapě 2007 se práce soustředily na inventarizaci vrtů (1) vedených v ČHMÚ jako objekty stávající pozorovací sítě a (2) nově vrtaných od roku V době psaní této zprávy probíhá zpracování nově získaných dat do digitálních formátů, takže nebylo možné získat data z větší části vrtů pozorovací sítě ČHMÚ. Na základě komunikace s řešitelem a zástupci ČHMÚ předpokládáme, že k akvizici hlavní části dat dojde v prvním polovině roku Výsledky inventarizace stavu vrtných dat Ze strany ČHMÚ byla předána tabulka vrtů vedených jako hluboké ze stávající pozorovací sítě. Do české křídové pánve jich spadá 160, většina z těchto vrtů již je v databázi GFÚ AVČR. Probíhá dohledávání případných zachovaných karotážních dat (primárně přirozená radioaktivita a zdánlivý měrný odpor měřené před vystrojením) u několika objektů situovaných v klíčových oblastech, kde je nedostatek karotovaných vrtů pro detailní korelaci (např. HJ 31 Zimoř, vedený v síti ČHMÚ jakovp s lokalizací Vysoká-Chodeč, LO-4 Radvanec a další). Toto dohledávání je časově náročné a proto bude pokračovat i v roce U 50 objektů jde o revizní karotáž zaměřenou na kontrolu stavu vrtu. U vrtů starších než 30 let došlo často k vícenásobným změnám identifikátorů v databázi tj. lokalizací a čísel jednotlivých vrtů, což místy komplikuje ověřování duplicit. U vrtů, k nimž byla získána dosud neevidovaná data litologické popisy a/nebo karotážní křivky, probíhá zpracování informací včetně ruční digitalizace archivních karotážních dat a zpracování grafických kolonek litologie (vrty řady Lo-4, HSP-3, KP). Jiná situace je u vrtů nově hloubených a měřených jako součást sítě ISPA/FS (podle předané tabulky z ČHMÚ jde zatím o 104 vrtů realizovaných v regionu české křídové pánve). Jejich přesná lokalizace dosud většinou nebyla možná, jelikož nově realizované vrty dosud nejsou zaměřeny. V některých případech je lokalita identifikována tak, že lze odhadnout pozici vrtu podle identifikace staršího vrtu, v jehož sousedství je nový realizován (např. HV 1006 Mikuleč) případně u lokality známé pozicí staršího hlubokého vrtu (Habřina, Ptýrov apod.). Lze předpokládat, že u všech vrtů z této skupiny, s výjimkou vrtů aktuálně hloubených, by tedy měla být k dispozici karotážní data ve formátu STG (pro software gdbase). Bohužel ČHMÚ nedisponuje karotážními daty v tomto formátu. Firma Aquatest, realizující karotážní měření, předává podle smlouvy data ve formátu PDF, tedy karotážní křivky naskenované a vhodné jen k prohlížení, nikoli k další analytické práci. Je vhodné poznamenat, že karotážní data jsou ve formátu STG pořizována primárně a teprve pak do PDF převáděna. Další zdroje dat Další zdroje dat představují karotážní měření v hlubokých vrtech pánví a matematické modely sestavené pro významná jímací území např. v ústecké synklinále, polické pánvi, jihočeských pánvích (obr.6,7), Řepínském důlu, Káraným, Plzeńská pánev atd. Výše uvedená data jsou dostupná v Aquatest a.s., Geotest a.s., Progeo s.r.o., atd. Data z matematických modelů, prostorově vymezujících modelová území včetně litologických 16

17 hranic lze transformovat do formátu vyhovujícímu prostředí ARCVIEW a získané hranice adaptovat na GEO ČR50. Obr. 6 Izolinie báze budějovické pánve (dle Milický a kol. 2006) 17

18 Obr. 7 Báze předpokládaný tvar podloží s. části třeboňské pánve (Milický a kol. 2005) Návrh metodiky aktualizace informací o ovlivnění vody z hlediska geochemického, geologického a geoekologického Práce na aktualizaci informací o ovlivnění vody z hlediska geochemického, geologického a geoekologického se v etapě 2007 zaměřili na propojení a způsob aktualizace databáze ČGS-Geofond ČGS a na zpracování metodiky vyhodnocení režimů podzemních vod a normalizaci naměřených údajů v ČHMÚ, neboť tato data jsou jeden ze zásadních podkladů pro průběžné hodnocení bilance podzemních vod na území ČR Metodika poskytování dat z databáze ČGS - Geofond Metodika vyhodnocení režimů podzemních vod a normalizace naměřených údajů Metodika poskytování dat z databáze ČGS Geofond V rámci řešení projektu byla zvolena varianta distribuovaný systém, kdy data zůstanou v původních databázích ČGS- Geofond a uživatel do nich bude nahlížet přes webové rozhraní poskytující export uživatelem vybraných dat. Toto řešení umožňuje uživateli ČGS zpracovávat data v lokálním GIS prostředí, neboť pro tvorbu hydrogeologické informační 18

19 vrstvy je třeba stávající data ČGS-Geofond přetřídit podle vybraných kritérií a vybraná data statisticky zpracovat na základě vlastností vybraných souborů. Zpět do databáze ČGS Geofond budou pak vrácena pouze rozšířená atributová data k vybraným objektům zájmu. Další realizace projektu předpokládá vytvoření webových služeb, pomocí kterých bude: pro tok dat ve směru z ČGS-Geofond k uživateli ČGS autorizovat uživatele přistupujícího k systému GDO, HYD v CRD ČGS- Geofondu položit dotaz na vybraná data do systému GDO, HYD připravit data pro distribuci k uživateli ČGS download exportovaných dat pro tok dat ve směru od uživatele ČGS do databáze ČGS-Geofond autorizovat uživatele přistupujícího k systému GDO, HYD v CRD ČGS Geofondu příprava pro distribuci dat od uživatele ČGS směrem do ČGS-Geofond upload rozšířených atributů zpracovaných dat do databáze ČGS-Geofond Obr. 8 Současný datový model systému GDO - HYD Metodika vyhodnocení režimů podzemních vod, volba srovnávacího období, výběr statistických veličin a normalizace naměřených údajů Pozorování režimu podzemních vod je tedy nezbytné nejen z hlediska dopadů jejich využívání na ekologické systémy ve vztahu podzemní povrchová vody, ale i z hlediska přirozeného poklesu přírodních zdrojů v důsledku zvyšujících se teplot a změn rozložení 19

20 srážek. Domníváme se, že tento druhý důvod hodnověrného hodnocení režimu podzemních vod bude převažujícím. Základním ukazatelem režimu podzemních vod je stav jejich hladiny. Již současný stav metodiky hodnocení hydrologického režimu umožňuje vyčlenit podíl podzemních vod v odtoku z území, který lze v dlouhodobějším měřítku ztotožnit s přírodními zdroji. Proto lze režim hodnotit i kvantitativně. Postup není principielně náročný, vyžaduje však souměřitelné a kvalitní údaje o podzemních i povrchových vodách. Celoplošná pozorovací síť mělkých zvodní vznikla postupně v letech Postupně se rozšiřovala o převážně přebírané objekty k pozorování hlubších zvodní. Ty však namnoze nebyly konstruovány pro účel dlouhodobého pozorování režimu podzemních vod, některé se stávaly časem méně objektivními. Situace by se měla podstatně zlepšit od roku 2008, kdy budou k dispozici nové pozorovací objekty budované jako pozorovací a moderně vybavené. Nicméně možnost jejich plného zařazení do sítě vyžádá několikaletou řadu pozorování. Proto jsme se v prvé fázi snahy o zkvalitnění výsledků v základní pozorovací síti zaměřili na vyhodnocení režimu mělkých zvodní, kde jsou dostatečně dlouhé řady pozorování. Systém sběru a zpracování operativních dat Pro záruku jednotné úrovně zpracování byl zpracován a v letošním roce sestaven - program výpočet referenčních charakteristik za období , - program pro pravidelné měsíční vyhodnocování aktuálního stavu podzemních vod. Pro řádné fungování programů a výpočtů statistik bylo třeba provést očištění a doplnění časových řad objektů sítě podzemních vod ČHMÚ. Jednalo se o doplnění chybějících hodnot pomocí lineární regrese a lineární interpolace, opravy hrubých chyb pozorovatelů a očištění řad od hodnot ovlivněných lidskou činností ( např. čerpací zkoušky, apod.). Pro výpočty referenčních statistik budou použity pouze řady s kompletním nebo alespoň doplněným měřením ve stanoveném třicetiletí Tyto očištěné a opravené řady byly nazvány varianta 3 ( pro časové řady s týdenní četností měření) a varianta 4 ( pro řady s denní četností měření). Takto vzniklé řady jsou uloženy v databázi samostatně. Srovnávací třicetiletí bylo stanoveno na základě obdobného třicetiletí, které funguje u časových řad povrchových vod. Srovnávací třicetiletí bude platné pouze pro objekty mělké sítě ČHMÚ. Pro hlubinné objekty, jejichž síť vznikala až v 90. letech minulého století, bylo stanoveno srovnávací období Je to jediné možné období, které bude sloužit k porovnání naměřených hodnot. Delší časové řady na hlubinných objektech existují pouze výjimečně, a proto bylo navrženo toto období. U hlubinné sítě se bude jednat o první ucelené zpracování a vyhodnocení. Poté by mělo dojít k potvrzení.tohoto srovnávacího období, popřípadě navržení nového. Jako základními statistickými ukazateli byly stanoveny měsíční a roční normály, tj. průměr, medián, směrodatná odchylka, šikmost, tabulka kvantilů = čára překročení, tabulka extrémů. Tyto ukazatele jsou počítány výhradně z řady měsíčních mediánů. Vzhledem k jeho zaměření na bilancování režimu je to oprávněný předpoklad tím spíše, že hlavní pozornost je věnována podnormálním stavům. V dlouhodobém režimním hodnocení tak nehrají krátkodobé vzestupy hladiny významnější roli. Pro porovnání objektů podzemních vod mezi sebou v ploše se pří zpracování dat ukázalo nutné stanovit relativních (bezrozměrných) statistiky tak, aby je bylo možno zakreslit do map. Proto byla zavedena měsíční směrodatná proměnná (jeden měsíc), měsíční proměnná (rok), normalizované časová řada. Tyto statistiky nám umožní objekty a skupiny objektů mezi sebou porovnávat a řádně vyhodnocovat. Tyto bezrozměrné statistiky byly definovány takto : Měsíční směrodatná proměnná (jeden měsíc) vznikne odečtením dlouhodobého měsíčního průměru od měsíčního mediánu a následným vydělením tohoto rozdílu 20