ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA PRO KONTROLNÍ DEN Č.

Transkript

1 MZP Výzkum a ochrana hydrosféry výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochranu, včetně legislativních nástrojů Ing. Tomáš Mičaník a kol. ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA PRO KONTROLNÍ DEN Č. 3/2010 Zadavatel: Ministerstvo životního prostředí Číslo výtisku: Praha, prosinec 2010

2 MZP Výzkum a ochrana hydrosféry výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochranu, včetně legislativních nástrojů Ing. Tomáš Mičaník a kol. Závěrečná zpráva pro kontrolní den č. 3/2010 Praha, prosinec 2010 počet stran 156, příloh 3

3 Název a sídlo organizace: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, veřejná výzkumná instituce Podbabská 30/2582, Praha 6 Ředitel: Mgr. Mark Rieder Zadavatel: Ministerstvo životního prostředí Vršovická 65, Praha 10 Zástupce zadavatele: RNDr. Viktor Kliment, odbor ochrany vod Zahájení a ukončení úkolu: leden 2010 prosinec 2010 Místo uložení zprávy: SVTI VÚV TGM, v.v.i. Náměstek ředitele pro výzkumnou a odbornou činnost: Ing. Petr Bouška, Ph.D. Vedoucí odboru 260: Ing. Petr Tušil, Ph.D. Vedoucí řešitel řešitel: Ing. Tomáš Mičaník Spoluřešitelé: Ing. Zdeněk Bagal, Ing. Adam Vizina, Ing. Oldřich Novický, Ing. Ladislav Kašpárek, CSc., Ing. Pavel Balvín, Ing. Šárka Blažková, DrSc., RNDr. Blanka Desortová, CSc., Mgr. Pavla Řezníčková, Ph.D, Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D., Mgr. Michal Bílý, Ph.D., Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D., RNDr. Dana Baudišová, Mgr. Diana Ivanovová, RNDr. Petr Lochovský, RNDr. Přemysl Soldán, Ph.D., Ing. Miroslav Váňa, Mgr. Ondřej Simon, Mgr. Pavel Kožený, Mgr. Pavel Rosendorf, Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, Ing. Filip Wanner, Ing. Eva Mlejnská, Ing. Kateřina Poláková, Ing. Petr Vyskoč, Ing. Jiří Picek, Ing. Kateřina Uhlířová, Ing. Tomáš Mičaník, Ing. Arnošt Kult, Ing. Věra Očenášková

4 OBSAH OBSAH...3 ÚVOD ODDÍL A HYDROLOGIE PŘESNOST MĚŘENÍ KVANTITATIVNÍCH PARAMETRŮ HYDROSFÉRY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELŮ HYDROLOGICKÉ BILANCE, IDENTIFIKACE JEJICH PARAMETRŮ A OVĚŘOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍM VÝZKUMEM PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY DOPADY KLIMATICKÝCH A ANTROPOGENNÍCH ZMĚN NA VODNÍ REŽIM A PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY HYDROLOGICKÉ A KLIMATICKÉ EXTRÉMNÍ SITUACE A JEJICH VLIV NA PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ A NA NÁRODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A OVĚŘENÍ METODIKY PRO ZMĚNU N-LETÝCH PRŮTOKŮ VLIVEN PROTIPOVODŇOVÝCH OPATŘENÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY MINIMÁLNÍ ZŮSTATKOVÉ PRŮTOKY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY STANOVENÍ VHODNÝCH INDIKÁTORŮ PRO IDENTIFIKACI VÝSKYTU, PŘEDPOVĚĎ A VYHODNOCENÍ INTENZITY OBDOBÍ SUCHA PRO PODMÍNKY ČESKÉ REPUBLIKY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ

5 1.7.2 POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL B - SPOLEČENSTVA A ORGANISMY VÝZKUM VLIVU VARIABILITY HYDROLOGICKÝCH A CHEMICKÝCH PARAMETRŮ NA DYNAMIKU SPOLEČENSTVA FYTOPLANKTONU V TEKOUCÍCH VODÁCH PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY STRUKTURA SPOLEČENSTVA MAKROZOOBENTOSU A FYTOBENTOSU VE VZTAHU K HYDROMORFOLOGII TOKU A ANTROPOGENNÍMU OVLIVNĚNÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY MODELOVÁNÍ STRUKTURY SPOLEČENSTVA RYB POD VLIVEM VARIABILITY PRŮTOKU A GEOMORFOLOGIE TOKU PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝZKUM V OBLASTI MIKROBIÁLNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ POVRCHOVÝCH A ODPADNÍCH VOD PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL C - POVRCHOVÉ VODY - ANTROPOGENNÍ VLIVY STUDIUM VÝSKYTU A CHOVÁNÍ PŘÍRODNÍCH A UMĚLÝCH RADIONUKLIDŮ V HYDROSFÉŘE VČETNĚ ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY HODNOCENÍ A SLEDOVÁNÍ VODNÍCH EKOSYSTÉMŮ A JEJICH ANTROPOGENNÍHO OVLIVNĚNÍ: ČASOVÉ A PROSTOROVÉ ZMĚNY V SOUVISLOSTI S ANTROPOGENNÍMI TLAKY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A ZAVÁDĚNÍ TOXIKOLOGICKÝCH METOD DO VODOHOSPODÁŘSKÉ PRAXE PŘEDMĚT ŘEŠENÍ

6 3.3.2 POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY STUDIUM CHOVÁNÍ A TRANSFORMACE SPECIFICKÝCH POLUTANTŮ VE VODNÍCH EKOSYSTÉMECH PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY STUDIE VÝSKYTU LÁTEK V SOUČASNÉ DOBĚ NEPODLÉHAJÍCÍCH PRAVIDELNÉMU SLEDOVÁNÍ V HYDROSFÉŘE ČR PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL D VODA A ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÉ ČÁSTI PŘÍRODY VLIV SUCHOZEMSKÝCH EKOSYSTÉMŮ A DALŠÍCH VLIVŮ NA OCHRANNÉ PODMÍNKY NA VODU VÁZANÝCH ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH ÚZEMÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VLIVY LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ S RŮZNÝM ZPŮSOBEM OBHOSPODAŘOVÁNÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY PODMÍNKY ZACHOVÁNÍ VÝSKYTU ZVLÁŠTĚ CHRÁNĚNÝCH DRUHŮ VODNÍCH A MOKŘADNÍCH ORGANISMŮ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL E PLOŠNÉ A DIFÚZNÍ ZDROJE ZNEČIŠTĚNÍ VLIVY ZEMĚDĚLSKY OBHOSPODAŘOVANÝCH POVODÍ NA KVALITU ODTÉKAJÍCÍ VODY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ KOMPLEXNÍHO KONCEPTUÁLNÍHO MODELU PRO ŘEŠENÍ VLIVŮ A DOPADŮ ANTROPOGENNÍ ČINNOSTI NA PODZEMNÍ VODY V INTERAKCI S POVRCHOVÝMI EKOSYSTÉMY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ

7 5.2.2 POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY KOMBINOVANÉ SYSTÉMY ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V OBLASTECH S NADSTANDARDNÍMI NÁROKY NA OCHRANU VOD PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY EXTENZÍVNÍ METODY ČIŠTĚNÍ VOD A JEJICH ÚČINNOST PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VYPOUŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD PŘES PŮDNÍ VRSTVY DO VOD PODZEMNÍCH PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL F - NÁSTROJE VÝVOJ OBECNĚ BILANČNÍCH A OPERATIVNĚ PREDIKČNÍCH A HODNOTÍCÍCH SYSTÉMŮ ZAMĚŘENÝCH NA VÝSTUPY PODPORUJÍCÍ VÝKON VEŘEJNÉ A STÁTNÍ SPRÁVY PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A APLIKACE INFORMAČNÍCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ČINNOSTI SOUVISEJÍCÍ S PLÁNOVÁNÍM V OBLASTI VOD PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A APLIKACE POSTUPŮ S VYUŽITÍM TECHNOLOGIÍ GEOGRAFICKÝCH INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ VE VAZBĚ NA DIGITÁLNÍ BÁZI VODOHOSPODÁŘSKÝCH DAT PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY VÝVOJ A APLIKACE VHODNÝCH TECHNICKÝCH NÁSTROJŮ NUTNÝCH PRO ZHODNOCENÍ VLIVU EMISÍ NA CHEMICKÝ STAV POVRCHOVÝCH VOD A VÝVOJ SYSTÉMŮ JEHO HODNOCENÍ PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY

8 6.5 VÝVOJ A APLIKACE LEGISLATIVNÍCH NÁSTROJŮ V OBLASTI OCHRANY A JAKOSTI VOD PŘEDMĚT ŘEŠENÍ POSTUP ŘEŠENÍ A VÝSLEDKY VÝSTUPY ODDÍL G - KOORDINACE FINANCOVÁNÍ A VYHODNOCENÍ ČERPÁNÍ FINANČNÍCH PROSTŘEDKŮ ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK LITERATURA SEZNAM PŘÍLOH

9 8

10 ÚVOD Výzkumný záměr MZP Výzkum a ochrana hydrosféry výzkum vztahů a procesů ve vodní složce životního prostředí, orientovaný na vliv antropogenních tlaků, její trvalé užívání a ochrana, včetně legislativních nástrojů je Výzkumným ústavem vodohospodářským T. G. Masaryka, veřejnou výzkumnou institucí řešen od roku 2005 s předpokládaným ukončením v roce Počátkem roku 2010 byl tedy zahájen šestý rok řešení, který z časového hlediska zasahuje do druhé poloviny období jeho řešení. Předmětem výzkumného záměru je komplexní dlouhodobý výzkum v oblasti hydrosféry, orientovaný na vztahy a procesy ve vodní složce životního prostředí, na vliv antropogenních tlaků, na trvalé užívání a na její ochranu, včetně tvorby legislativních nástrojů a technických opatření. Struktura výzkumného záměru Výzkumný záměr je z důvodu účinného řízení a koordinace strukturován do tematických oddílů a dále do tzv. subprojektů, které jsou základní strukturní jednotkou v odborné i řídící rovině. Za koordinaci a odborné směřování tematického oddílu je zodpovědný zpravodaj, na dalším stupni řízení je pak odpovědný řešitel subprojektu. Za celý projekt zodpovídá hlavní řešitel. Záměr je v souladu s Rozhodnutím zpracován jako celek, nikoliv jako soubor disjunktních projektů. Výzkumný záměr je stejně jako v předchozím roce strukturován do sedmi tematických oddílů (šest + jeden koordinační) následovně: A Hydrologie B Společenstva a organismy C Antropogenní vlivy na povrchové vody D Voda a zvláště chráněné části přírody E Plošné a difúzní zdroje znečištění F Legislativní nástroje, bilanční, predikční, hodnotící a informační systémy G Koordinace a řízení výzkumného záměru Řešení v tematických oddílech A E a G (Koordinace) je v roce 2010 rozpracováno do 30 dílčích subprojektů. Subprojekty kladou důraz na propojení a sdílení řady činností a výsledků jako základ efektivního řešení výzkumného záměru jako celku. Počet subprojektů je každoročně s ohledem na požadavky garanta (OOV MŽP) a efektivitu řešení revidován. Změny proti roku 2009 jsou následující: Nově byly začleněny subprojekty 3632 a Subprojekt 3614 byl vyčleněn ze subprojektu 3613 (návrat k členění před rokem 2009). V případě subprojektu 3621 došlo oproti předchozímu období k úpravě názvu subprojektu tak, aby lépevystihoval řešenou problematiku. V roce 2010 jsou subprojekty v jednotlivých tematických oddílech definovány takto (číslo, odpovědný řešitel, název subprojektu a celková částka alokovaná na řešení v roce 2010 v tis. Kč): 9

11 Oddíl A Hydrologie (zpravodaj Ing. Novický Oldřich) 3601 Bagal Z. Přesnost měření kvantitativních parametrů hydrosféry Vizina A Novický O Blažková Š Kašpárek L. Vývoj matematických modelů hydrologické bilance, identifikace jejich parametrů a ověřování experimentálním výzkumem. Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a přírodní prostředí. Hydrologické a klimatické extrémní situace a jejich vliv na přírodní prostředí a na národní hospodářství. Vývoj a ověření metodiky pro změnu N-letých průtoků vlivem protipovodňovývh opatření Balvín P. Minimální zůstatkové průtoky Novický O. Stanovení vhodných indikátorů pro identifikaci výskytu, předpověď a vyhodnocení intenzity období sucha pro podmínky České republiky. 633 Oddíl B Společenstva a organismy (zpravodaj Mgr. Slavík Ondřej, Ph.D.) 3606 Desortová B Řezníčková P Slavík O Baudišová D. Výzkum vlivu variability hydrologických a chemických parametrů na dynamiku společenstva fytoplanktonu v tekoucích vodách. Struktura společenstva makrozoobentosu a fytobentosu ve vztahu k hydromorfologii toku a antropogennímu ovlivnění. Modelování struktury společenstva ryb pod vlivem variability průtoku a geomorfologie toku. Výzkum v oblasti mikrobiálního znečištění povrchových a odpadních vod Oddíl C Antropogenní vlivy na povrchové vody (zpravodaj Ing. Lochovský Petr) 3611 Ivanovová D Lochovský P Soldán P Váňa M. Studium výskytu a chování přírodních a umělých radionuklidů v hydrosféře včetně antropogenního ovlivnění. Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich antropogenního ovlivnění: Časové a prostorové změny v souvislosti s antropogenními tlaky. Vývoj a zavádění toxikologických metod do vodohospodářské praxe. Studium chování a transformace specifických polutantů ve vodních ekosystémech

12 3630 Očenášková V. Studie výskytu látek v současné době nepodléhajících pravidelnému sledování v hydrosféře ČR Oddíl D Voda a zvláště chráněné části přírody (zpravodaj Mgr. Simon Ondřej) 3615 Simon O Kožený P Bílý M. Vliv suchozemských ekosystémů a dalších vlivů na ochranné podmínky na vodu vázaných zvláště chráněných území. Vlivy lesních ekosystémů s různým způsobem obhospodařování na kvalitu odtékající vody. Podmínky zachování výskytu zvláště chráněných druhů vodních a mokřadních organismů Oddíl E Plošné a difúzní zdroje znečištění (zpravodaj Ing. Rozkošný Miloš, Ph.D.) 3617 Rosendorf P Hrkal Z Wanner F. Vlivy zemědělsky obhospodařovaných povodí na kvalitu odtékající vody. Vývoj komplexního konceptuálního modelu pro řešení vlivů a dopadů antropogenní činnosti na podzemní vody v interakci s povrchovými ekosystémy. Kombinované systémy čištění odpadních vod v oblastech s nadstandardními nároky na ochranu vod Mlejnská E. Extenzívní metody čištění vod a jejich účinnost Poláková K. Vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních. 633 Oddíl F Legislativní nástroje, bilanční, predikční, hodnotící a informační systémy (zpravodaj Ing. Picek Jiří) 3622 Vyskoč P Picek J Uhlířová K Mičaník T Kult A. Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy. Vývoj a aplikace informačních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod. Vývoj a aplikace postupů s využitím technologií geografických informačních systémů ve vazbě na digitální bázi vodohospodářských dat. Vývoj a aplikace vhodných technických nástrojů nutných pro zhodnocení vlivu emisí na chemický stav povrchových vod a vývoj systémů jeho hodnocení. Vývoj a aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany a jakosti vod

13 Oddíl G Koordinace a řízení výzkumného záměru 3627 Mičaník T. Koordinace a řízení výzkumného záměru Cíle výzkumného záměru Cíle výzkumného záměru jsou v detailu popsány v charakteristikách navržených subprojektů, uvedených v příloze k části C 8 Návrhu výzkumného záměru. Směry řešení jsou dle potřeby každoročně revidovány a jsou součástí aktualizovaného Rozhodnutí o změně Rozhodnutí o poskytnutí dotace na podporu vybraného řešení výzkumného záměru. Jednotlivé cíle jsou po upřesnění v pátém roce řešení charakterizovány takto: Výzkum spolehlivosti postupů určování kvantitativních charakteristik v hydrosféře získávaných měřením a matematickým modelováním a jejich doplnění a zpřesnění. Postupy budou realizovány s využitím špičkového softwarového prostředí a poskytnou v uživatelsky příjemné formě objektivní výstupy pro státní správu. Dekomposice nejistot měření a modelování na její jednotlivé složky a redukce těchto nejistot. Odhad nejistot (neurčitosti) jako podklad pro rizikovou analýzu v rozhodovacím procesu. Přímé výstupy do praxe: pro návrhové účely v oblasti povrchových a podzemních vod, ochranu před povodněmi a suchem, pro účely hodnocení kvantitativního stavu podzemních vod, zohlednění možného vlivu změn využívání území a změn klimatu. Rozvoj metod stanovení N-letých maximálních průtoků a jejich změn v říční síti po realizaci protipovodňových opatření. Výzkum a rozvoj metodik a modelovacích technik pro zvýšení spolehlivosti odhadů možných dopadů klimatických změn na hydrologický režim a vodní zdroje povrchových a podzemních vod, teplotu a kvalitu vody. Charakteristika změn a zpřesnění vybraných chemických a ekologických parametrů, které bezprostředně závisejí na množství vody, popř. na parametrech koryta a objektech v toku, a působí na habitaty vodních organismů a jejich společenstev. Konkrétní závislost charakteristik vodních společenstev na průtocích a teplotě, včetně vztahu k trofii toků, eutrofizaci a biodegradační kapacitě. Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich antropogenního ovlivnění v dílčích oblastech a silně pozměněných povodích znečišťujícími a nebezpečnými látkami včetně přírodních a umělých radionuklidů. Strukturální charakteristiky vodních ekosystémů: kvalita vody, sedimentů, bioty. Hodnocení časových a prostorových změn, souvislosti s antropogenními tlaky odhady trendů, prognózy, návrhy na technická opatření - strategie racionálního monitoringu jakostních parametrů vodních ekosystémů a navrhování nových postupů monitoringu jejich stavu a vlastností a vlivu antropogenních tlaků. Studium původu, vlivu a transformace specifických polutantů (xenobiotika, farmaka, endokrinní disruptory apod.) ve vodních ekosystémech a jejich jednotlivých složkách. Poznávání procesů probíhající ve vodním prostředí: transportní, degradační a akumulační procesy, toxické působení polutantů na jednotlivé složky ekosystému, včetně vztahu k užívání vody. Výzkum nových látek nebezpečných pro vodní ekosystémy a jeho prostřednictvím pro lidskou populaci včetně vývoje nových analytických postupů a zdokonalování metod stanovení specifických polutantů současné úrovně poznání. 12

14 Vytvoření odborného metodického zázemí pro záměr MŽP zlepšit udržení vody v krajině a komplexně revitalizovat říční systémy. Ověření dopadu revitalizací na jakost vody, sedimentačně erozní procesy a vodní organismy. Výzkum specifických vodních ekosystémů využitelný pro přípravu podkladů pro rozhodování státních orgánů při ochraně vodního prostředí a na něj vázaných ekosystémů s uplatněním multidisciplinárního přístupu. Systematicky chránit ohrožené druhy organismů vázané na vodní prostředí. Formulovat takové postupy a metody vynucování, které povedou k měřitelnému zlepšení kvality a vyrovnanosti kvantity vody odtékající z krajiny se všemi příznivými dopady na biodiverzitu, vodní hospodářství a rekreační potenciál státu. Základní výzkum cyklu organického uhlíku v primární říční síti s vazbou na potravní řetězce ve vodním prostředí jako příspěvek k detailnímu poznání koloběhu uhlíku v ekosystémech. Vývoj a ověření postupů nakládání s vodami v malých sídlech se zaměřením na extenzívní metody čištění a dále na území vyžadujícími zvláštní ochranu. Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy. Vývoj a aplikace vhodných informačních, technických, právních a ostatních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod. Vývoj a aplikace systémových nástrojů nutných pro posouzení účinnosti přijatých technických, administrativních, právních a ostatních opatření. Odborná podpora implementace Rámcové směrnice pro vodní politiku ES v oblasti vývoje postupů hodnocení stavu vodních útvarů, typově referenčních podmínek, stanovení environmentálních cílů, návrhů opatření a dalších podkladů pro zpracování Plánů oblastí povodí a nástrojů pro příslušný reporting. Vedle přímých výstupů do praxe především poskytnutí výzkumného základu pro posuzování chemického stavu povrchových a podzemních vod a ekologického stavu povrchových vod. Výzkum komplexních změn faktorů životního prostředí a vývoje antropogenních tlaků s cílem posoudit jejich souvislosti a významnost a připravit projekty k jejich řešení. Řešitelské týmy jednotlivých subprojektů v roce 2010 Oddíl A zpravodaj Ing. Oldřich Novický Subprojekt 3601 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3602 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Přesnost měření kvantitativních parametrů hydrosféry Ing. Zdeněk Bagal Prof. Ing. Pavel Gabriel, Ing. Pavel Balvín, RNDr. Radvan Hájek, Bc. Miroslava Benešová, Bc. Ondřej Motl Vývoj matematických modelů hydrologické bilance, identifikace jejich parametrů a ověřování experimentálním výzkumem Ing. Adam Vizina Jan Kašpárek, CSc., Ing. Jan Pistulka, Mgr. Pavel Treml, Zuzana Groschupová, RNDr. Jiří Kokeš, Mgr. Jana Olejšková, Josef Bureš, Vojtěch Mrázek, Petra Malíková, Ing. Petr Bouška, Ph.D., Prof. Ing. Pavel Gabriel, Mgr. Petra Štěpánková, Mgr. Hana Janovská, Ing. Magdalena Mrkvičková, Ivana Kubečková 13

15 Subprojekt 3603 Dopady klimatických a antropogenních změn na vodní režim a přírodní prostředí Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Ing. Oldřich Novický Mgr. Pavel Treml, Ing. Petr Bouška, Ph.D., Ing. Kateřina Poláková, Ing. Renata Fridrichová Ing. Libuše Ramešová, Ing. Jan Pistulka Subprojekt 3605 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3629 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3632 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3633 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Hydrologické a klimatické extrémní situace a jejich vliv na přírodní prostředí a na národní hospodářství Ing. Šárka Blažková, DrSc. Ing. Alena Kulasová, Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal, CSc., Mgr. Marta Martínková, Ing. Václav Matoušek, DrSc., Ing. Karel Drbal, Ph.D., Mgr. Pavla Štěpánková, Ph.D., Ing. Miriam Dzuráková, Mgr. Jana Ošlejšková, Ing. Jan Kupec, Ing. Pavel Balvín, Ing. Lubomír Petružela, CSc. Vývoj a ověření metodiky pro změnu N-letých průtoků vlivem protipovodňových opatření Ing. Ladislav Kašpárek, CSc. Ing. Martin Hanel Minimální zůstatkové průtoky Ing. Pavel Balvín Ing. Petr Vyskoč, Mgr. Pavel Rosendorf, Ing. Arnošt Kult Stanovení vhodných indikátorů pro identifikaci výskytu, předpověď a vyhodnocení intenzity období sucha pro podmínky České republiky Ing. Oldřich Novický Mgr. Pavel Treml Oddíl B zpravodaj Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D. Subprojekt 3606 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3628 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3607 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Výzkum vlivu variability hydrologických a chemických parametrů na dynamiku společenstva fytoplanktonu v tekoucích vodách RNDr. Blanka Desortová, CSc. Struktura společenstva makrozoobentosu a fytobentosu ve vztahu k hydromorfologii toku a antropogennímu ovlivnění Mgr. Pavla Řezníčková, Ph.D. Mgr. Libuše Opatřilová, Ph.D., Mgr. Vít Syrovátka, Ph.D., RNDr. Denisa Němejcová, RNDr. Jiří Kokeš, Ing. Milena Forejtníková, RNDr. Petr Marvan, CSc. Modelování struktury společenstva ryb pod vlivem variability průtoku a geomorfologie toku Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D. Ing. Pavel Horký, Mgr. Michal Pešta, Mgr. Matúš Maciak, Ing. Jiří Musil, Ing. Shiferaw Demeke, Bc. Jiří Patoka, DiS 14

16 Subprojekt 3609 Výzkum v oblasti mikrobiálního znečištění povrchových a odpadních vod Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: RNDr. Dana Baudišová, Ph.D. Ing. Andrea Benáková, Ph.D., RNDr. Hana Mlejnková, Ph.D, Ing. Katarína Slezáková Oddíl C zpravodaj RNDr. Petr Lochovský Subprojekt 3611 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3612 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3613 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3614 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3630 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Studium výskytu a chování přírodních a umělých radionuklidů v hydrosféře včetně antropogenního ovlivnění Mgr. Diana Ivanovová Ing. Eduard Hanslík CSc., Ing. Hana Hudcová, Mgr. Jana Badurová, Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D., Mgr. Pavel Šimek, Ing. Irena Pohlová, Michal Novák, Michal Komárek, Jana Mihalková, Markéta Reidingerová, Hana Kalová, Ivo Vaněček Hodnocení a sledování vodních ekosystémů a jejich antropogenního ovlivnění: Časové a prostorové změny v souvislosti s antropogenními tlaky RNDr. Petr Lochovský Ing. Danica Pospíchalová, RNDr. Ladislav Havel, CSc., Ing. Miroslav Farský, Jan Ševčík Vývoj a zavádění toxikologických metod do vodohospodářské praxe RNDr. Přemysl Soldán, Ph.D. Mgr. Jana Badurová, Ing. Ivana Truxová, Ing. Tomáš Mičaník, Mgr. Petr Medek Studium chování a transformace specifických polutantů ve vodních ekosystémech Ing. Miroslav Váňa Ing. Filip Wanner, Ing. Lenka Matoušová, RNDr. Josef Fuksa, CSc., Ing. Pavla Martinková, Ing. Danica Pospíchalová, Ing. Roman Jobánek Studie výskytu látek v současné době nepodléhajících pravidelnému sledování v hydrosféře Ing. Věra Očenášková Mgr. Petr Medek, Mgr. David Chrastina, Ing. Ivana Truxová, RNDr. Michal Pavonič, Ing. Kristýna Jursíková, PhD., Ing. Alena Svobodová, Ing. Pavla Martinková, Ing. Roman Jobánek Oddíl D zpravodaj Mgr. Ondřej Simon Subprojekt 3615 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Vliv suchozemských ekosystémů a dalších vlivů na ochranné podmínky na vodu vázaných zvláště chráněných území Mgr. Ondřej Simon Ing. Věra Kladivová, Mgr. Kamila Fricová, Mgr. Andrea Benáková, Mgr. Michal Bílý, PhD., Ing. Karel Douda, Mgr. Ing. Lucie Kubíková, Mgr. Vladimíra Belušová, Ing. Filip Wanner, RNDr. Mgr. Libuše Opatřilová Vojtěch Mrázek 15

17 Subprojekt 3616 Vlivy lesních ekosystémů s různým způsobem obhospodařování na kvalitu odtékající vody Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Mgr. Pavel Kožený Mgr. Jiří Kroča, Mgr. Ondřej Simon, Mgr. Michal Pešta, M.Sc., Vojtěch Mrázek Subprojekt 3608 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Podmínky zachování výskytu zvláště chráněných druhů vodních a mokřadních organismů Mgr. Michal Bílý, Ph.D. Ing. Karel Douda, RNDr. Jitka Svobodová, Mgr. Ondřej Simon, Ing. Věra Kladivová Oddíl E zpravodaj Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D. Subprojekt 3617 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3618 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Vlivy zemědělsky obhospodařovaných povodí na kvalitu odtékající vody Mgr. Pavel Rosendorf RNDr. Dana Baudišová, PhD., Ing. Andrea Benáková, Ivana Benáková, Ing. Miroslav Farský, Mgr. Daniel Fiala, Zuzana Hamzová, PhD., Renata Mattisová, RNDr. Hana Mlejnková, PhD., Ing. Eva Mlejnská, RNDr. Michal Pavonič, Jindřich Plašil, Ing. Katarína Slezáková, Mgr. Kateřina Sovová, Šárka Šustrová, Mgr. Tereza Beránková, Ing. Eva Vymazalová Vývoj komplexního konceptuálního modelu pro řešení vlivů a dopadů antropogenní činnosti na podzemní vody v interakci s povrchovými ekosystémy Doc. RNDr. Zbyněk Hrkal RNDr. Hana Prchalová, Ing. Marie Kozlová, Ing. Anna Hrabánková, RNDr. Eva Novotná, RNDr. Josef Datel, Ph.D. Subprojekt 3619 Kombinované systémy čištění odpadních vod v oblastech s nadstandardními nároky na ochranu vod Vedoucí řešitel: Ing. Filip Wanner Spoluřešitelé: Mgr. Ondřej Simon, Ing. Věra Kladivová Subprojekt 3620 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3621 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Extenzívní metody čištění vod a jejich účinnost Ing. Eva Mlejnská Ing. Miloš Rozkošný, Ing. Miroslav Váňa, Ing. Filip Wanner Vypouštění odpadních vod přes půdní vrstvy do vod podzemních Ing. Kateřina Poláková Mgr. Pavel Eckhardt Oddíl F zpravodaj Ing. Jiří Picek Subprojekt 3622 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Vývoj obecně bilančních a operativně predikčních a hodnotících systémů zaměřených na výstupy podporující výkon veřejné a státní správy Ing. Petr Vyskoč Ing. Jiří Picek, RNDr. Hana Prchalová, Mgr. Pavel Rosendorf, Ing. Marie Kozlová, Ing. Anna Hrabánková, Ing. Arnošt Kult, Ing. Tomáš Mičaník, Ing. Alena Kristová, Bc. Jan Brabec, Mgr. Silvie Semerádová, RNDr. Renata Filippi, RNDr. Jitka Svobodová 16

18 Subprojekt 3623 Vývoj a aplikace informačních nástrojů nutných pro činnosti související s plánováním v oblasti vod Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Ing. Jiří Picek Ing. Petr Vyskoč, Ing. Arnošt Kult, Bc. Jan Brabec, Mgr. Pavel Rosendorf, Mgr. Silvie Semerádová, Ing. Anna Hrabánková, RNDr. Hana Prchalová, RNDr. Jitka Svobodová, Ing. Marie Kozlová Subprojekt 3624 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3625 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Subprojekt 3626 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Vývoj a aplikace postupů s využitím technologií geografických informačních systémů ve vazbě na digitální bázi vodohospodářských dat Ing. Kateřina Uhlířová Mgr. Aleš Zbořil Vývoj a aplikace vhodných technických nástrojů nutných pro zhodnocení vlivu emisí na chemický stav povrchových vod a vývoj systémů jeho hodnocení Ing. Tomáš Mičaník Mgr. Tomáš Luzar, Ing. Jiří Šajer, Ing. František Sýkora, Ing. Vladimír Šlouf, Ing. Alena Kristová, Ing. Zdeněk Pospíšil, Ing. Miroslav Váňa, Ing. Filip Wanner, Vojtěch Mrázek, Ing. Petr Vyskoč, RNDr. Renáta Filippi, Ing. Pavel Richter, Ing. Ivana Truxová, Ing. Lucie Cséri, Mgr. David Chrastina, Monika Kadlčíková Vývoj a aplikace legislativních nástrojů v oblasti ochrany a jakosti vod Ing. Arnošt Kult Mgr. Aleš Zbořil, Ing. Jiří Kučera, Ing. Věra Kladivová, Tomáš Fojtík, RNDr. Jitka Svobodová Oddíl G Ing. Tomáš Mičaník Subprojekt 3627 Vedoucí řešitel: Spoluřešitelé: Koordinace a řízení výzkumného záměru Ing. Tomáš Mičaník Ing. Alena Kristová, Ing. Oldřich Novický, Mgr. Ondřej Slavík, Ph.D., RNDr. Petr Lochovský, Mgr. Ondřej Simon, Ing. Jiří Picek, Ing. Miloš Rozkošný, Ph.D., Ing. Jiří Rešl 17

19 1. ODDÍL A HYDROLOGIE 1.1 PŘESNOST MĚŘENÍ KVANTITATIVNÍCH PARAMETRŮ HYDROSFÉRY Předmět řešení Předmětem řešení je problematika měření zamrzání půdy. Do současné doby neexistuje jednoduchý mrazoměr se záznamem dat. Využívá se především mechanický půdní mrazoměr, který je tvořen gumovou hadicí vyplněnou pěnovou hmotou nasáklou vodou. Tato hadice je umístěna v chráničce zapuštěné do země a hloubka promrznutí se určuje po vyjmutí pohmatem. Naším cílem bylo vyvinutí jednoduchého elektronického mrazoměru s možností kontinuálního záznamu dat. Změna skupenství (voda-led) vyžaduje ke svému průběhu určitou energii (skupenské teplo tání). Proto nedochází ke změně skupenství v okamžiku, kdy teplota dosáhne bodu tání, v tomto okamžiku změna skupenství začne probíhat. Změna bude probíhat tak dlouho, dokud se neuvolní množství energie potřebné na přeměnu (daného množství) vody na led. Mezi tím se ovšem může teplota dál měnit: může klesnout pod bod tání, může vystoupit nad bod tání (v tomto případě se proces obrátí a místo zamrzání nastoupí tání). Z údaje o teplotě proto nelze usuzovat, došlo-li k zamrznutí nebo ne. Údaj o teplotě je tedy spíš orientační, mrazoměr nelze nahradit teploměrem. Mrazoměr může pracovat na principu analogie tak pracuje půdní mrazoměr s hadicí nebo na principu měření elektrického odporu. V druhém případě se využívá skutečnosti, že led má asi stokrát vyšší elektrický odpor než voda. Měří se tedy elektrický odpor a porovnává se s referenční hodnotou. Je-li naměřený odpor vyšší, svědčí to o zamrznutí. Měření zámrazu v půdě by, podle našich předpokladů, mohlo mít význam při stanovování objemu vsakování roztátého sněhu po zimním období, tj. nejen pro zpřesnění předvídání záplav, ale i pro lesnictví a polnohospodářství Postup řešení a výsledky Nejprve byla zpracována rešerše k problematice zamrzání půdy, možným důsledkům a způsobům měření, ze které se potvrdila vhodnost a nutnost měřit hloubku zámrzu v půdě (viz kapitola Výstupy). Během roku bylo vyrobeno několik mrazoměrů, které byly následně odzkoušeny v laboratorních podmínkách. Celé zařízení mrazoměru sestává z mrazoměrné sondy, napájení a vyhodnocovací jednotky, přičemž právě konstrukce sondy byla největším problémem. První sondy pracovaly na principu změny objemu při změně skupenství. Skládaly se z jednotlivých komůrek naplněných vodou a z čidla reagujícího na změnu objemu. Zařízení se ukázalo konstrukčně složité a tím i nespolehlivé. Jako další variantu jsme zvolili sondy, které by reagovaly na změnu elektrického odporu při změně skupenství. Byla opět vyrobena řada sond různého konstrukčního provedení, které byly zkoušeny v měřícím mrazícím boxu. V boxu byla umístěna nádoba vyrobená ze silného pěnového polystyrenu tak, aby bylo možné simulovat zámraz ve venkovních podmínkách. Aby se zabránilo disociaci vody v sondě, byl pro napájení vyroben generátor obdélníkových kmitů 400Hz. Záznam byl pro laboratorní měření prováděn na PC pomocí loggeru se speciálně vytvořeným programem. Příklady z vývoje sond jsou uvedeny na obr Pro 18

20 použití ve venkovním prostředí se předpokládá použití upraveného loggeru LEC-1000, který bude ovládat generátor 400 Hz. Obr Počátek a konec vývoje mrazoměrné sondy Závěrem jsme dospěli k řešení, při kterém je sonda vytvořena z desky tištěných spojů. Na toto řešení byl udělen Úřadem pro vynálezy užitný vzor MTP G01N27/02. Současně byla též podána přihláška vynálezu k Českému úřadu pro vynálezy pod číslem PV a k Evropskému patentovému úřadu pod číslem Zároveň bylo vyrobeno několik funkčních vzorků (viz obr ). Obr Desky tištěných spojů Podstata řešení spočívá v měření odporu mezi jednotlivými elektrodami, kdy se elektrický odpor při zámrazu změní skokově při změně stavu. Měrný odpor ledu je řádově vyšší než vody. Technické řešení dle námi uplatněného užitného vzoru spočívá v tom, že se odpor neměří v jednotlivých buňkách, ale podařilo se navrhnout a vyrobit kompaktní jednoduchou sondu, kdy do vodotěsného obalu jsou umístěny dvě oboustranně pokovené desky tištěných spojů, na kterých jsou technologií leptání vytvořeny měřící elektrody. Na jedné desce jsou elektrody propojeny pomocí labyrintu tak, aby přenos tepla vedením mezi elektrodami byl co nejmenší. Střed je vyveden na svorkovnici. Aby byl zajištěn přenos tepla z jedné strany tištěného spoje na druhou, jsou elektrody prokoveny. Na druhé desce jsou pak jednotlivé elektrody vyvedeny na svorkovnici. Z důvodu zamezení koroze jsou vodivé cesty pozlaceny. Mezi desky je vložena nasáklivá vložka, která je nasycena vodou. Celý komplet je zataven do plastové folie. Napájení je prováděno stabilizovaným generátorem střídavého napětí z důvodu omezení disociace vody. Sonda mrazoměru má dle tohoto řešení velmi malou 19

21 hmotnost a tím i malou tepelnou kapacitu. Tím je dosaženo značné citlivosti. Schéma zapojení je uvedeno na obr Obr Schéma zapojení mrazoměru Výstupy Přihlášení užitného vzoru elektronického mrakoměru Na technické řešení elektronického mrazoměru byl udělen užitný vzor MTP G01N27/02 ze dne 16: (3601_2943) Další dosažené výstupy: Vyroben funkční vzorek přístroje. Přístroje byly osazeny v povodí Bílé Snědé Knajpa a ve VÚRV Ruzyně. (3601_2975) Podány přihlášky vynálezu k Evropskému patentovému úřadu (EP ) a k Úřadu průmyslového vlastnictví ČR (PV ) Rešerše: Černohous, V. Zamrzání půdy, možné důsledky a způsoby měření. (3601_final1_2010) 20

22 1.2 VÝVOJ MATEMATICKÝCH MODELŮ HYDROLOGICKÉ BILANCE, IDENTIFIKACE JEJICH PARAMETRŮ A OVĚŘOVÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍM VÝZKUMEM Předmět řešení Předmětem řešení je rozvoj modelovacích technik, jejich kalibrace a ověřování, jehož součástí je i dlouhodobé experimentální sledování a vyhodnocování vývoje prvků hydrologické bilance v pozorovací soustavě povrchových a podzemních vod. Práce navazují na výzkumnou činnost, která se dlouhodobě věnovala vývoji matematickému modelu hydrologické chronologické bilance BILAN (dříve SIMBA) do roku 2008 v měsíčním časovém kroku a v roce 2009 byl model BILAN modifikován na denní výpočetní verzi. Cílem v roce 2010 bylo řešení hydrologické bilance v soustavě říční sítě pomocí propojeného modelu hydrologické bilance BILAN a modelu vodohospodářské bilance, čímž je zajištěna chronologie průtoků v řešené soustavě a kvantifikována nejistota u přirozených odovlivněných průtoků. Dále pokračovalo dlouhodobé sledování a vyhodnocování vývoje změn klimatu a jeho vlivu na výpar z vodní hladiny ve výparoměrné stanici Hlasivo a prvků hydrologické bilance v pozorovací soustavě povodí horní Metuje, na kterém lze kvantifikovat vztahy mezi celkovým odtokem z povodí a odtokem podzemní vody Postup řešení a výsledky Modelování hydrologické bilance Cílem je získání robustního modelu pro modelování hydrologické bilance, který povede ke komplexnímu vyhodnocení jednotlivých složek hydrologické bilance s kvantifikací nejistot při výpočtu přirozených průtoků. V první polovině roku 2010 došlo k zapojení adaptovaného celistvého modelu hydrologické a vodohospodářské bilance v soustavě dvou povodí. Na této soustavě se testuje kalibrace parametrů modelu BILAN. Pro tuto optimalizaci parametrů, která je časově náročná, byl zvolen matematicko-statistický software MATLAB-SIMULINK, ve kterém byly v průběhu roku 2010 vyškoleni dva řešitelé. Vstupem do modelu jsou klimatické veličiny v měsíčním kroku (teplota, srážkový úhrn, relativní vlhkost vzduchu), ovlivněné průtokové řady a údaje o užívání vod (odběry z podzemních vod, odběry z povrchových vod a vypouštění do povrchových vod). Optimalizace 8 parametrů pro každé povodí (které obsahuje model BILAN) probíhá ve zvolené soustavě synchronně. Tím se předpokládá, že bude zabráněno, aby dvě sousední povodí měla diametrálně jinou sadu parametrů, které ovlivňují jednotlivé složky hydrologické bilance. V současné době nebylo pro získání optimálních sad těchto parametrů dosaženo uspokojivých výsledků. V příštím roce je plánováno srovnání jednotlivých typů optimalizací s možností volby počtu optimalizovaných parametrů. V druhé polovině roku byl model testován na soustavě povodí Berounky. Práce byly zaměřeny na eliminaci ovlivnění průtoků v dané soustavě s důrazem na kvantifikaci celkového užívání vod a zachování chronologie přirozených průtoků v dané soustavě, do které bylo zahrnuto 9 povodí. Způsob výpočtu pro zachování chronologie je založen na průtokové řadě v závěrném profilu řešené soustavy, kdy množství vody nemůže ubývat proti toku. Tento jednoduchý předpoklad s sebou nese velkou nejistotu právě v této vstupní řadě (např. chyba v pozorování, špatné stanovení měrné křivky). Pro výpočet byl zvolen matematicko-statistiský software R. 21

23 Výsledky jsou znázorněny pro povodí Berounky po profil Plzeň s DBC 1860, kde v prvním grafu jsou znázorněny měřené průtoky, na druhém průtok na mezipovodí a na třetím opravené standardizované průtokové řady. Probíhají přípravy pro tvorbu autorizovaného softwaru, který se bude zabývat eliminací ovlivnění průtoků v měsíčním časovém kroku. Graf Vyhodnocení průtoků na povodí Berounky Graf Vyhodnocení průtoků na mezipovodí Graf Opravená průtoková řada Vyhodnocení výparu ve stanici Hlasivo Byly zpracovány řady průměrných sezónních výparů a dalších meteorologických veličin měřených ve stanici Hlasivo. Práce navazovala na předešlou práci, řešenou v rámci výzkumného záměru pro rok 2007, ve kterém byla analyzována řada dat od roku 1957 do roku Nyní byla data doplněna o další tři roky a tím vznikla spojitá řada od roku 1957 do roku Cílem práce je potvrdit nebo vyvrátit výsledky předešlé zprávy, ve které byl potvrzen stoupající trend hodnot výparu v průběhu let jako statisticky významný. Pro práci bylo použito tabulkového procesoru Excel a statistického programu CTPA (Change and trend problem analysis). Dle grafu má lineární spojnice trendu sezónního výparu (květen-říjen) z období stoupající trend. Pro posouzení, zda-li v průběhu let dochází k lineárnímu zvyšování hodnot výparu, nebo zda-li tento trend není konstantní, je použit program CTPA a data byla podrobena statistické analýze. Dále bylo posouzeno, zda-li mají data normální rozdělení pomocí testů založených na šikmosti a špičatosti a pomocí Kendallova koeficientu pořadové korelace byla zkoumána závislost zkoumaných veličin. Průběh teploty víceméně kopíruje tvar průběhu výparu, závislost relativní vlhkosti na výparu je nepřímo úměrná (graf 1.2.5). Analýza potvrdila celkový vývoj trendu, který byl popsán ve zprávě z roku 2007, gradient trendu u výparu pouze mírně narostl. 22

24 700, ,00 14 Průměrný výpar [mm] 500,00 400,00 300,00 200,00 vypar teplota 100,00 Lineární (vypar) Lineární (teplota) 0, Průměrná teplota (květen-říjen)[ C] Graf Průběh hodnot sezónního výparu a teploty pro období , Průměrný výpar [mm] , , , , ,00 30 vypar 100,00 rel.vlhkost 20 Klouzavý průměr/10 (vypar) 10 Klouzavý průměr/10 (rel.vlhkost) 0, Graf Průběh hodnot sezónního výparu a vlhkosti pro období Průměrná vlhkost (květen-červen) Pozorování na horní Metuji V průběhu celého roku docházelo k měření hydrologických veličin (hydrometrování, automaticky) a klimatologických veličin na hydrogeologicky uzavřeném povodí horní Metuje, které umožňuje svojí strukturou lepší vystižení vztahů mezi veličinami celkové hydrologické bilance Výstupy Příspěvek na konferenci BALWOIS 2010 v Makedonii na téma: Experience from simulation of Climate change Impacts on water regime in monthly and daily time step. Ústní příspěvek splněno. Kapitola v knize Groundwater Response to Changing Climate na téma Vulnerability of groudwater resources in different hydrogeological conditions of Climate change, 23

25 sponzorováno v rámci VZ MZP a projektu VaV SP/1a6/108/07 (společný výstup s 3603). Splněno. (3603_2921) Článek v odborném časopise VTEI na téma: Odovlivnění průtoků pomocí propojeného modelu hydrologické a vodohospodářské bilance. Článek je v oponentském řízení. Nad rámec schválené metodiky se uvažuje o výstupech: Článek v odborném časopise VTEI na téma: Sledování a vyhodnocování vývoje změn klimatu a jeho vlivu na výpar z vodní hladiny ve výparoměrné stanici Hlasivo. Článek nebude publikován v letošním roce. Autorizovaný software, který se bude zabývat odovlivněním průtoků na základě výsledků získaných v roce 2009 a

26 1.3 DOPADY KLIMATICKÝCH A ANTROPOGENNÍCH ZMĚN NA VODNÍ REŽIM A PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ Předmět řešení Předmětem řešení subprojektu je základní výzkum dopadů klimatické změny na vodní režim a vodní zdroje. V uplynulých třech letech výzkumu byla pozornost věnována výzkumu dopadů klimatických změn na teplotu vody a to zejména s ohledem vlivu dopadu klimatické změny na teploty vody. Byly zkoumány trendy v měsíčních a ročních časových řadách teploty vody a teploty vzduchu, vztahy mezi hodinovými, denními, měsíčními a ročními průměry teplot vody (včetně návaznosti na teplotu vzduchu). Na ročních datech proběhlo statistické testování trendů pomocí testu přítomnosti trendu, testu vzniku trendu, testu změny směrnice trendu a testu existence trendu. A na základě regresní analýzy a scénářů klimatické změny byla zpracována regionální analýza budoucího vývoje teplot vody a teplot vzduchu. Rovněž proběhlo shromáždění informací o staniční síti včetně sestrojení chronogramu dostupnosti dat. Výsledky byly shrnuty do monografie s názvem Teploty vody v tocích České republiky. Činnost v roce 2010 plynule navázala na výzkum z předchozích let tak, aby byl vytvořen komplexní pohled na problematiku teplot vody. Výzkum v roce 2010 se zaměřil na výzkum ročního chodu teploty vody během roku (roční chod teploty vody úzce souvisí s kvalitou vody v tocích) z několika pohledů. Na vybraných povodích bylo zkoumáno období výskytu vybraných teplot vody (období výskytu teplot vody nad 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 a 20 C), bylo rovněž hledáno období největšího růstu a období největšího poklesu teploty vody v roce a období výskytu minimální a maximální teploty v roce. Dále byla provedena typizace toků podle teploty vody Postup řešení a výsledky V roce 2010 byla zaměřena pozornost na studium ročního chodu denních hodnot teploty vody. Nejprve byl na vybraných vodoměrných stanicích analyzován výskyt dnů s nejvyššími a nejnižšími denními hodnotami teploty vody v roce a proběhlo statistické vyhodnocení výskytu období nejnižších a nejvyšších teplot vody. Poté bylo pomocí upravené metody součtových řad vymezeno období největšího růstu a období největšího poklesu teploty vody. Tato období byla dále analyzována. Výsledky z provedeného výzkumu byly shrnuty do článků s názvy Vymezení období největšího růstu a největšího poklesu teploty vzduchu a vody metodou součtových řad" a Extrémy v teplotách vzduchu a vody období výskytu a jejich typizace vzhledem k období největšího vzestupu a poklesu" a v příspěvku předneseném na workshopu Adolfa Patery s názvem Období výskytu maximálních teplot vody na českých tocích ve 2. polovině 20. století". Dále se výzkum zaměřil na statistické zpracování výskytu charakteristických teplot vody (teplot nad 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 a 20 C) období, kdy tyto teploty na českých tocích nastávají, a jaká je časová a plošná variabilita období jejich výskytu. Výstup z této části výzkumu je plánován na příští rok. Výsledky provedeného výzkumu lze ukázat např. na obrázku 1.3.1, který graficky znázorňuje období výskytu teplot nad 4, 6, 8, 10, 12, 14 a 16 C na vodoměrné stanici Písek v období let Byl zkoumán i teplotní režim českých toků a byla navržena typizace českých toků podle teploty vody podle velikosti průměrné teploty vody v roce, podle velikosti maximální denní hodoty teploty vody v roce, podle rozdílu průměrné roční teploty vody a teploty vzduchu, podle období největšího růstu (resp. poklesu) teploty vody v roce apod. Výstupy této části subprojektu jsou mapky včetně krátkého popisu. Ukázka z provedené typizace toků podle 25

27 velikosti průměrné roční teploty vody v roce a podle velikosti nejvyšší denní hodnoty teploty v roce je ukázána na obrázku Z provedené analýzy nejvyšších hodnot teploty vody v roce se lze např. dozvědět, že pravděpodobně nejvyšší teplota vody na českých tocích byla naměřena v Podhradí a měla hodnotu 28,1 C, či že naopak pravděpodobně nejnižší hodnota nejvyšší maximální denní teploty vody českých toků je 19,9 C (Dolní Libchavy ). Rok Převládající teploty vody ( C) Datum Do Nad Pod 4 Obr Grafické znázornění období převládajících teplot vody nad 4, 6, 8, 10, 12, C na vodoměrné stanici Písek v období let (Pozn. Danou barvou v obrázku je zobrazen vždy začátek a konec období teploty nad určitou mez, součástí období jsou dále období s vyšší teplotou např. období s teplotou nad 12 C zahrnuje teploty v intervalech 12 14, a nad 16 C oranžová, červená a tmavě červená barva) a) b) Obr Typizace teplot vody podle a) roční průměrné teploty b) nejvyšší naměřené denní teploty vody v roce 26

28 1.3.3 Výstupy Splněny byly všechny plánované výstupy, zároveň byly publikovány i další dva neplánované výstupy. Plánované výstupy: V roce 2010 by měly vzniknout 2 články, které vyjdou v recenzovaných časopisech. o Vyšel článek Treml, P. Vymezení období největšího růstu a největšího poklesu teploty vzduchu a vody pomocí metody součtových řad. Meteorologické zprávy, 2010, roč. 63, č. 2, s ISSN (3603_2920) o Vyšel článek Treml P. Extrémy v teplotě vzduchu a vody období výskytu a jejich typizace vzhledem k největšímu vzestupu a poklesu teploty. Meteorologické zprávy, 2010, roč. 63, č. 4, s ISSN (3603_2938) Kapitola v knize Groundwater Response to Changing Climate na téma Vulnerability of groudwater resources in different hydrogeological conditions of Climate change, sponzorováno v rámci VZ MZP a projektu VaV SP/1a6/108/07 (společný výstup s 3602). Publikováno. Novický, O., Kašpárek, L., Uhlík, J. Vulnerability of groundwater resources in different hydrogeological conditions to climate change. In Groundwater Response to Changing Climate. Taniguchi, M., Holman, I., P. (eds.) Leiden: CRC Press, 2010, p ISBN ). (3603_2921) Dalším výstupem bude prezentace získaných poznatků na odborné konferenci či na semináři. Na Workshopu Adolfa Patery byl přednesen příspěvek na téma Období výskytu maximálních teplot vody na českých tocích ve 2. polovině 20. století (autor P. Treml) Příspěvek bude zároveň publikován ve sborníku z konference, sborník je v tisku. (3603_final1_2010) Další výstupy: Pro Hydrologické dny 2010 byl připraven příspěvek s názvem Změny v teplotách vody ve 2. polovině 20. Století (autor P. Treml). Treml, P. Změny v teplotách vody ve 2. polovině 20. století. In Hydrologické dny Voda v měnícím se prostředí 7. národní konference českých a slovenských hydrologů a vodohospodářů. Vrabec M., Durčanský I., Hladný J. (eds.). Hradec Králové, Praha : Český hydrometeorologický ústav, 2010, s ISBN (3603_2991) Na XXXVIII IAH kongresu s názvem Groundwater Quality Sustainability v Krakově bude přednesen příspěvek s názvem Climate change and groundwater vulnerability in the Czech Republic (autoři: O. Novický, M. Kněžek, M. Krátká, L. Kašpárek, M. Hanel, P. Treml). Příspěvek by měl zároveň vyjít ve sborníku z konference. Novický, O., Kněžek, M., Krátká, M., Kašpárek, L., Hanel, M., Treml, P. Climate change and groundwater vulnerability in the Czech Republic. In XXXVIII. IAH Congress - Groundwater Quality Sustainability. Zuber, A., Kania, J., Kmiecik, E.(eds.), Krakow, September Krakow, Krakow: University of Silesia Press 2010, 2010, p ISSN (3603_2957) 27

29 1.4 HYDROLOGICKÉ A KLIMATICKÉ EXTRÉMNÍ SITUACE A JEJICH VLIV NA PŘÍRODNÍ PROSTŘEDÍ A NA NÁRODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ Předmět řešení Předmětem výzkumu jsou extrémní situace z hledisek tvorby odtoku a dynamiky jakosti vody, ledových a přívalových povodní, obecně extrémů v kontextu přírodního prostředí, vodního a národního hospodářství. Cílem úkolu je přispět k bližší specifikaci zkoumaných jevů, jejich souvislostí a nejistot spojených s pozorováním, modelováním a předpovídáním metodami základního výzkumu Postup řešení a výsledky Subprojekt zkoumá extrémní situace z několika hledisek: 1. Tvorba odtoku a dynamika jakosti vody. Bylo sledováno další období tání a další vegetační sezóna (srážkově a povodňově bohatá ve sledované oblasti) z hlediska množství a jakosti v povodí Královského potoka i v lokalitě Krisak. Byly vytvořeny mapy zobrazující jak vlhkost zjištěnou mapováním, tak typy vegetace podle mapování AOPK. Provizorní závěry byly konsultovány se spoluautorem z University v Lancasteru začátkem července 2010 v Lancasteru, v září v Praze a v listopadu v Lucembursku. Po skončení hydrologického roku byl zařazen i povodňový rok Při konsultacích se ukázalo, že pro publikaci v impaktovaném časopise je nezbytná přesvědčivá a atraktivní presentace v mapách, přičemž je třeba vykreslit dvě barevné mapy přes sebe (využít průhlednosti), nebo ošetřit šedou škálu spodního obrázku tak, aby byla zřetelná. Bylo rozhodnuto použít Mapping toolbox softwaru Matlab, který má dobře vyvinuté vizualizace. Probíhá zaškolení řešitelky pro tento software. Jakost v Královském potoce, také silně ovlivněná povodněmi, bude presentována v článku Long and short term changes of water quality in agricultural watersheds in mountain area, který srovnává dynamiku jakosti vody na povodí Smržovského potoka, na kterém je pouze pastva (řeší se v Projektu Labe V) a na povodí Královského potoka, kde je bohatší zemědělství, včetně různého hnojení (VZ). První verze článku byla již konsultována s Prof. Haygarthem v Lancasteru a pokročilejší verze s ním bude konsultována v Praze v květnu 2011, na kdy jsme ho pozvali do VÚV TGM, v.v.i. 2. Ledové a přívalové povodně. V roce 2010 se práce zaměřily převážně na vyhodnocení povodní ze srpna 2002 a povodní, které se vyskytly v roce Hodnocení vychází ze změřené srážky a změřeného průtoku. Porovnává se průběh srážky s průběhem průtoku, a tak se zjišťuje, jak půda v povodí zadržuje srážku, kdy dochází k úplnému nasycení půdy a kdy povodí. Ze změřeného průtoku a změřené srážky se vypočítává součinitel povrchového odtoku. Součinitel udává, jak velká část srážky se přeměňuje na odtok. V případě úplného nasycení povodí srážkou, udává jeho hodnota míru tlumení povodně rozlivem. Výsledky ukazují, že velikost a průběh povodně neovlivňuje jen velikost a plošné rozložení deště a srážko-odtokové vlastnosti půd, ale také hydraulické vlastnosti vodního toku. 3. Předpovědi v reálném čase touto problematickou se zabývala Ing. Ředinová, která odešla z ústavu. Její konsultantka Dr. Romanowicz z Varšavské University má v úmyslu článek dokončit. V roce 2011 plánujeme Dr. Romanowicz pozvat ke krátké návštěvě VÚV TGM, v.v.i. (přednáška pravděpodobně o transformačních funkcích, práce na 28