Retenční potenciál v pramenných oblastech toků

Transkript

1 Retenční potenciál v pramenných oblastech toků bohumír janský, jan kocum Zvyšování retenční schopnosti krajiny představuje významnou součást systému integrované protipovodňové ochrany. Na tom se dnes již shodují jak badatelé přírodovědného, tak technického zaměření. K dosažení tohoto cíle vedou rozmanité postupy, které souvisejí se současným i budoucím využíváním krajiny. Přirozený odtokový proces je ovlivňován člověkem již u samého jeho zrodu, tedy v pramenných oblastech toků. Jedná se především o hospodaření na zemědělské a lesní půdě, které může zásadním způsobem modifikovat mechanismus odtoku vody z krajiny. V 70. a 80. letech minulého století jsme byli svědky realizace řady opatření, která ovlivnila zrychlení odtoku vody z krajiny. Došlo k rozsáhlým melioračním úpravám lesních i zemědělských pozemků, byly vysušovány mokřady v říčních nivách na středních a dolních tocích, došlo ke zhoršení retenční kapacity půdy vlivem řady agrotechnických opatření, zhoršil se zdravotní stav lesních porostů. Dnešní filozofie ovlivňování odtoku je zcela odlišná. Vodu v krajině chceme zadržet a odtokový proces mimo intravilány obcí zpomalit. K tomu by měly sloužit nové legislativní nástroje, které dají rámec rozmanitým krajinným úpravám a do budoucna ovlivní i způsob hospodaření na zemědělské a lesní půdě. Přes všechny snahy o zvyšování retenční kapacity a při realizaci veškerých sanačních opatření je třeba brát v úvahu, že povodňové události jsou přirozené součásti říční dynamiky a plná protipovodňová ochrana není možná, a to zejména při mimořádných situacích. Pasivní protipovodňová ochrana Vedle tradičních opatření aktivní protipovodňové ochrany, jako jsou výstavba ochranných hrází, popřípadě výstavba některých nových a obnova starých retenčních nádrží, je třeba realizovat i opatření a zásahy, které co nejvíce přispívají k zachování přirozené retence krajiny. Z celé řady možností, které se nabízejí, navrhujeme zejména tato: říční nivy ponechat v nejvyšší možné míře jejich přírodnímu vývoji a pohlížet na ně především jako na přirozené zátopové území, eventuelní využití zátopových území musí brát v úvahu povodňové události, sídelní a výrobní prostory často ohrožované povodněmi by měly být přemístěny do bezpečnějších částí zátopového území nebo by z něj měly být zcela odstraněny,

2 308 bohumír janský jan kocum využití zátopového území pro jakékoli stavební a hospodářské aktivity omezit úpravou existující legislativy např. Stavebního zákona, resp. respektovat nařízení již existující (např. v ustanoveních Vodního zákona) (viz zákony č. 50/1976 Sb. a č. 254/2001 Sb.), řádně udržovat zásobní prostory existujících rybníků či rybničních soustav, popřípadě uvážit obnovu některých rybníků zaniklých (Janský, 2006). Z ekologického hlediska, ale často i z hlediska hospodářského, jsou tato opatření většinou velmi účinná. V protipovodňové ochraně se uplatňují zejména existující retenční prostory, které je třeba nejen zachovat, ale v mnoha případech obnovit. To platí zejména pro revitalizaci mokřadů. V pasivní protipovodňové ochraně mají dále značný význam některá velkoplošná ekologická opatření, která zpomalují proces povrchového odtoku a přispívají ke zvýšení retence krajiny. Jedná se např. o nástroje protierozní ochrany zemědělské půdy, postupnou změnu struktury využití půdy směrem k trvalým porostům (nahrazování orné půdy loukami a pastvinami, vysazování rychle rostoucích dřevin) a zvyšování podílu lesů charakteristických pro daný krajinný typ (např. nahrazování smrkových monokultur lesem smíšeným). Zmíněná opatření pasivní protipovodňové ochrany mohou být účinná jen tehdy, budou-li ve vzájemném souladu s vodohospodářskými a ekologickými legislativními normami. Hydrologická funkce horských vrchovišť Protipovodňová opatření mají v pramenných oblastech svá specifika. Pro zvýšení retence vody v horních částech toků je kromě jiného potřeba detailně analyzovat hydrologickou funkci horských vrchovišť. Vliv rašeliništních lokalit na odtokový proces a další hydrografické a klimatické charakteristiky by měl být posouzen detailním porovnáním odtokových režimů v povodích s velmi rozdílným poměrem zrašeliněných a rašeliništních půd. K posouzení vlivu rašelinišť na režim odtoků byla zvolena horská povodí v pramenných oblastech dvou hlavních zdrojnic Otavy Vydry a Křemelné, povodí přítoků Ohře v Krušných horách Chomutovky, Prunéřovského potoka a Bystřice, povodí Flohy odvodňující vrcholovou oblast centrálních Krušných hor směrem na německou stranu. Otázka hydrologické funkce rašelinišť není přes řadu tuzemských i zahraničních projektů a mnohé spory vedené v odborných kruzích doposud uspokojivě vyřešena. Tzv. houbová teorie, která byla v domácí i světové literatuře uznávána přibližně do 60. let 20. století, předpokládala, že rašeliniště zadržují vodu při vysokých srážkách (povodňových průtocích) a naopak v období sucha průtoky nadlepšují, a podílejí se tak na vyrovnávání odtoku. Od 70. let 20. století se objevují práce, které retenční funkci rašelinišť zpochybňují a za jedinou možnost zvýšení jejich retenční kapacity doporučují snížení hladiny podzemní vody pomocí odvodnění. Tyto meliorační zásahy byly poté provedeny v řadě horských oblastí na území České republiky.

3 retenční potenciál v pramenných oblastech toků 309 Všimneme-li si odborné literatury, která se této problematice hojně věnovala již ve druhé polovině 19. století, pak lze zaznamenat určitý vývoj v názorech odborníků rozmanitého zaměření. Detailní rozbor změny pohledu na tuto problematiku podal např. Ferda (1960). Tzv. houbová teorie poukazující na význam rašelinišť jako významných zásobáren vody a regulátorů průtoků byla prosazována již A. Humboldtem, poté F. Hochstetterem (in Ferda et al., 1971) a u nás např. F. Sitenským (1886). Do tábora odpůrců této teorie se na sklonku 19. a počátkem 20. století zařadili například E. Purkyně, C. Hagen, F. Fleischer a další (in Ferda 1960), později se k nim přiřadili rovněž Schreiber (1927), Dittrich (1936 in Ferda, 1960) či Říha (1938). Podle jejich názoru se vodní režim rašelinišť výrazně zlepšuje vlivem odvodnění a zkulturnění. Tento poznatek byl potvrzen výsledky dalších výzkumných prací na území našeho státu v 50. a 60. letech minulého století, které byly prováděny v některých povodích s vyšším zastoupením rašelinišť. Poměrně velký rozsah výzkumu byl tehdy motivován připravovanou výstavbou přehradních nádrží (Lipno, Orava, Fláje), přičemž šlo o posouzení vlivu rašelinišť na odtokový režim toků (např. Mařan, Lhota 1953, 1955, Ferda 1960, 1963) a kvalitu vody v tocích a nádržích (např. Novák, 1955, 1959, Onderíková, Štěrbová, 1956, Fiala, Sládečková, 1961). Výsledky těchto prací prokázaly, že toky odvodňující rašeliniště mají značnou rozkolísanost průtoků a význam rašelinišť z hlediska vyrovnávání odtokového režimu byl v minulosti přeceňován. Byl např. zjištěn poměrně malý vliv zimních sněhových srážek při nadlepšování průtoků v letní polovině roku a naopak výrazné uplatnění letních přívalových dešťů. Při naplnění horských vrchovišť na plnou vodní kapacitu byl přitom registrován rychlý vzestup odtoků. Rovněž při déletrvajícím období sucha se rašeliniště neprojevují hydrologicky pozitivně, to znamená nenapájejí vodní toky. Naopak tyto práce konstatují zlepšení hydrologického režimu toků po provedeném odvodnění a zkulturnění rašelinišť. Jako jednoznačně negativní je hodnocen vliv rašelinišť na kvalitu vody v tocích, přičemž intenzita ovlivnění souvisí s jejich rozlohou a kubaturou v povodí. Ještě větším problémem je ovlivnění kvality vody v nádržích, při jejichž napouštění došlo k zatopení rašelinišť a slatin. Nejvýrazněji se tento problém dotýká vodárenských nádrží, jak se to i v současné době ukazuje u nádrže Fláje. Rozsáhlý výzkum byl od roku 1959 prováděn v povodí horní Otavy (viz Ferda et al., 1971). Výzkumné práce měly posoudit vliv horských rašelinišť v pramenné oblasti Otavy na hydrologický režim toků a kvalitu vody v plánované vodárenské nádrži (vytipovány byly lokality Modrava na řece Vydře, dolní tok Křemelné a Rejštejn na řece Otavě), která byla tehdy evidována jako jeden z možných zdrojů pitné vody pro plzeňskou aglomeraci. O míře zapojení rašelinišť do odtokového procesu lze uvažovat i s přihlédnutím k ovlivnění jakosti vody resp. iontovému složení vod v periodách nízkých či vysokých průtoků. V suchých obdobích klesá nebo téměř ustává odtok vody z rašelinišť, což se projevuje ve zlepšení jakosti vody v tocích, které je drénují nebo jsou z nich zásobovány občasnými přítoky. To potvrdily výsledky nejen ve zmíněné studii (viz Ferda et al., 1971), ale i novější práce (Hruška et al., 1996, 1999, Oulehle, Janský, 2003). V případě, že by tedy rašeliniště v suchých obdobích nadlepšovaly průtoky, jak to uváděli

4 310 bohumír janský jan kocum Obr. 1 Lokalizace vlastních měrných profilů (automatické ultrazvukové hladinoměry, vodočetné latě), vlastních srážkoměrů a vodoměrných stanic spravovaných ČHMÚ v povodí horní Otavy. někteří autoři, muselo by se to projevit ve změněné kvalitě vody. Omezené hydraulické spojení mezi horskými rašeliništi a povrchovými toky souvisí se specifickými geomorfologickými poměry v povodí Vydry. Toky mají velký sklon a jsou hluboce zaříznuté do okolního reliéfu, přičemž svými údolními dny často zasahují pod bazální úroveň rašelinišť, z nichž většina je svahového typu. Naopak ke změně jakosti vody v tocích dochází během letních dešťových period či jarního tání sněhu, kdy jsou rašelinná ložiska plně saturována vodou a ta přetéká z jejich okrajů do koryt toků. Svědčí o tom i výrazná změna iontového složení vod v povrchových tocích, což potvrdily i některé novější výzkumy (Hruška et al., 1996, 1999, Oulehle, Janský, 2003). Ve studii HMÚ z počátku 70. let minulého století (Ferda et al., 1971) se doporučuje odvodnění a zkulturnění rašelinišť vzhledem k tomu, že dojde ke zlepšení jejich hydrologické funkce. V souladu se závěry z domácí i světové literatury se konstatuje, že takto mohou být výrazně sníženy maximální odtoky vody v důsledku poklesu hladiny podzemní vody, a tudíž zvětšení mocnosti povrchové retenční vrstvy rašeliniště. Po-

5 retenční potenciál v pramenných oblastech toků 311 ukazuje se přitom i na další pozitivní vlivy, jako je zvýšení přírůstků lesních porostů na odvodněných plochách (Vidal, Schuch, 1963, Huikari, 1963, Robertson, Nicholsen, Hughes, 1963). V konfrontaci s dnešní situací je třeba konstatovat, že v pramenných oblastech šumavských toků došlo k výrazné změně cílů a k vytyčení nových funkcí, které má zdejší přírodní ekosystém plnit. Nejzásadnější změnou je fakt, že dnes již nejde o výstavbu vodárenských nádrží v tomto regionu a s tím související výzkum vlivu rašelinišť na kvalitu akumulovaných vod. Mohlo by se tedy zdát, že obnova někdejších odvodňovacích kanálů dnes působí jako anachronismus. Na území NP Šumava jsme totiž svědky aktivit zcela opačných. V oblasti Modravských slatí započalo hrazení někdejších odvodňovacích příkopů, které má ve svém důsledku přispět ke zvýšení hladiny podzemní vody a zabezpečení nerušeného dlouhodobého vývoje přírodních ekosystémů. Tato opatření jsou navíc zdůvodňována faktem, že produkce dřevní hmoty je záležitostí zcela vedlejší a rozhodující význam je přikládán novým poznatkům botaniků a lesníků, které svědčí o větší odolnosti původních podmáčených smrčin vůči kůrovcovým kalamitám. Prakticky se jedná o tři faktory, kterým by měla být věnována pozornost v souvislosti se snahami o zvyšování retenční kapacity pramenné oblasti: posouzení procesu obnovy či naopak hrazení koryt původních odvodňovacích rýh; hrazení bystřin kromě odtokových kanálů z rašelinných ložisek je přitom z hlediska zvyšování retenční kapacity krokem prospěšným, zlepšení zdravotního stavu porostů, jejichž degradací vlivem kůrovcové kalamity je rovněž snižována retenční kapacita vody v území, zhodnocení možnosti obnovy někdejších akumulačních nádrží (tzv. klauzů), které by mohly plnit např. funkci suchých (zelených) poldrů. Mohly by tak přispět nejen ke snižování kulminací povodňových vln, ale současně zachycovat z povodí splavené dřevo. Tyto malé objekty sice nemohou vyřešit problém protipovodňové ochrany ve větším územním celku, ale mohou přispět k částečnému snížení povodňových škod (viz též Macoun 1997). Současný výzkum v oblasti horní Otavy V povodí horní Otavy je prováděno batymetrické mapování organogenních jezer (šumavských slatí) včetně sledování základních charakteristik fyzikálních vlastností a chemického složení jejich vod v rámci projektu Grantové agentury České republiky (dále jen GA ČR) Atlas jezer České republiky, a dále důkladný monitoring hydrologického režimu Vydry, Křemelné a jejich přítoků včetně posouzení rozmanitých opatření pro zvýšení retenčního potenciálu jejich pramenných oblastí. Až po soutok Vydry a Křemelné (plocha povodí 317,3 km²) zaujímají hydromorfní půdy (zde členěny na zrašeliněné do mocnosti rašeliny 50 cm včetně recentní vegetační vrstvy, a rašeliništní s vrstvou rašeliny nad 50 cm) rozlohu celkem 50,17 km², tj. 15,81 % z celkové plochy povodí. Nejlepší podmínky pro vznik rašelinišť a hydromorfních půd jsou v povodí Vydry, kde celkové zrašeli-

6 312 bohumír janský jan kocum nění zaujímá rozlohu 42,08 km², tj. 27 % z plochy povodí (z toho např. v povodí Roklanského potoka 40 %, Modravského potoka 36 %, Filipohuťského potoka 32 %, Hamerského potoka 16 %). V povodí Křemelné zaujímají hydromorfní půdy naproti tomu jen 8,09 km², tj. asi 5 % plochy povodí. Výše uvedené zastoupení hydromorfních půd v povodí obou hlavních zdrojnic Otavy, Vydry a Křemelné, pravděpodobně ovlivňuje (vedle dalších hydrografických a klimatických charakteristik) i hydrologický režim obou toků. Ve vybraných profilech bylo za účelem zahájení hydrologických pozorování nainstalováno 6 vodočetných latí (Roklanský potok, Modravský potok, Filipohuťský potok, Vchynicko-tetovský plavební kanál Rechle, Křemelná nad ústím Prášilského potoka, Prášilský potok nad ústím do Křemelné, obr. 1 a 3). Od letních měsíců roku 2006 bylo instalováno 7 automatických ultrazvukových hladinoměrů s kontinuálním sledováním hladin toků (4 v povodí Vydry, 3 v povodí Křemelné; obr. 1, 2 a 5). Kromě toho jsou v zájmovém povodí využity čtyři limnigrafické stanice, které jsou součástí základní sítě vodoměrných stanic Českého hydrometeorologického ústavu (dále jen ČHMÚ) (Otava-Rejštejn, Křemelná-Stodůlky, Vydra-Modrava, Hamerský potok- Antýgl) a dva profily spravované skupinou ČEZ (Vchynicko-tetovský plavební kanál- Rechle a Mechov). Ke kontinuálnímu monitoringu výšky hladin toků jsou používány automatické hladinoměry Fiedler-Mágr M4016 s GSM modulem pro přenos dat sítí GPRS. Přístroje provádí kontinuální měření v intervalu 10 minut s přesností na 1 mm. Obr. 2 Ukázka dílčího výstupu z automatického ultrazvukového hladinoměru a člunkového srážkoměru kolísání výšky hladiny Rokytky (levý přítok Roklanského potoka, povodí Vydry) v závislosti na úhrnu srážek v období

7 retenční potenciál v pramenných oblastech toků 313 Obr. 3 6 Instalace vodočetné latě (vlevo nahoře, obr. 3) a měření průtoku hydrometrickou vrtulí na Roklanském potoce (vpravo nahoře, obr. 4), měření průtoku u automatického hladinoměru na Ptačím potoce (vlevo dole, obr. 5) a instalace srážkoměru na Rokytce (vpravo dole, obr. 6).

8 314 bohumír janský jan kocum Dosavadní výsledky výzkumu V daných profilech s instalovanými hladinoměry jsou pravidelně prováděna měření průtoků hydrometrickou vrtulí za účelem vykreslení konsumpčních křivek (obr. 4 a 5). V šesti profilech osazených vodočetnými latěmi byl do nedávné doby pravidelně v jednodenním intervalu (během jarního tání dvakrát denně) odečítán vodní stav místními pozorovateli. Vodočty byly postupně nahrazeny výše zmíněnými hladinoměry, které měří výšku vodní hladiny pomocí ultrazvuku v intervalu 10 minut. Kromě toho byly v horní části povodí Vydry a Křemelné nainstalovány dva člunkové srážkoměry měřící ve stejném intervalu úhrn srážek (obr. 6). V důsledku dosavadní krátké doby sledování fluktuace vodního stavu toků pomocí automatických hladinoměrů máme k dispozici jen dílčí výsledky. Ukázka jednoho z výstupů z automatického hladinoměru a člunkového srážkoměru je prezentována v grafu na obr. 2. Jedná se o kolísání výšky hladiny Rokytky (levý přítok Roklanského potoka, povodí Vydry) v závislosti na úhrnu srážek v období Analogicky a velmi detailně, i když zatím v poněkud menším regionálním rozsahu, je tato problematika studována rovněž ve vrcholové oblasti centrálních Krušných hor. Zde byl v povodí horní Chomutovky zatím nainstalován jeden automatický hladinoměr s tlakovým čidlem. Počítá se s instalací dalšího přístroje v povodí Prunéřovského potoka a jedné klimatické stanice. Závěr Všechny tyto otázky by měly být posouzeny na základě kvalifikované diskuze odborníků různého zaměření vzhledem k cílům a prioritám, které mají význam nadregionální, místní či lokální (např. Buček 1998, Knapp 2000, Kolejka 2003). Výsledkem takové diskuze by mohlo být např. zavádění vhodných krajinných prvků, resp. postupné přetváření skladby využití ploch s rozmanitou funkcí v protipovodňové ochraně (Kovář, Sklenička a Křovák 2002). To se ovšem netýká území přírodních a národních přírodních rezervací, která je třeba ponechat bez jakýchkoliv zásahů člověka. Dosavadní získané výsledky z automatických hladinoměrů nás přesvědčily o tom, že tímto způsobem získaná data umožní detailní posouzení hydrologické funkce rašelinišť. Zejména se jedná o vzájemné porovnání těch částí povodí, kde proběhla revitalizační opatření NP Šumava, resp. ostatních územích, kde byly v 70. letech 20. stol. provedeny meliorační úpravy rašelinišť. Kontinuální záznamy vodních stavů poskytují vynikající datovou základnu pro podrobné analýzy vzestupných a sestupných fází povodňových vln, resp. posouzení vlivu rašelinišť na odtokový proces v suchých obdobích.

9 retenční potenciál v pramenných oblastech toků 315 Literatura BUČEK, A. et al. (1998): Analýza povodňových událostí v ekologických souvislostech. Unie pro řeku Moravu, Brno, 81 s. FERDA, J. (1960): Hydrologický význam horských vrchovištních rašelinišť. Sborník ČSAZV Lesnictví, č. 10, Praha, FERDA, J. (1963): Hydrologický význam rašelinišť. Vodní hospodářství, č. 5, Praha, FERDA, J., HLADNÝ, J., BUBENÍČKOVÁ, L., PEŠEK, J. (1971): Odtokový režim a chemismus vod v povodí Horní Otavy se zaměřením na výskyt rašelinišť. Sborník prací HMÚ, sv. 17, HMÚ, Praha, FIALA, L., SLÁDEČKOVÁ, A. (1961): Jakost vody v údolní přehradě Fláje v prvém roce napouštění. Vodní hospodářství, r. 11, č. 5, HRUŠKA, J. et al. (1996): Role of organic solutes in the chemistry of acid-impacted bog waters of the western Czech Republic. Water resources research, 32 (9), HRUŠKA, J. et al. (1999): Buffering processes in a boreal dissolved organic karbon rich stream during experimental acidification. Environmental Pollution, 106, HUIKARI, O. (1963): Uber den Einfluss der Grabenabstande auf den Wasserhaushalt der Torfboden in Sphagnum-Mooren, Verdunstung und Abfluss des Wassers. Ref. Intern. Torfkongress, Leningrad. JANSKÝ, B. (2006): Water Retention in River Basins, AUC Gleographica, 38, č. 2, KNAPP, R. (2000): Protipovodňová ochrana. Zátopová území řek Moravy a Bečvy. Geoinfo, 7, č. 6, KOLEJKA, J. (2003): Geoekologické aspekty zmírňování povodňových škod. Geografie Sborník ČGS, roč. 108, č. 1, Praha, KOVÁŘ, P., SKLENIČKA, P., KŘOVÁK, F. (2002): Vliv změn užívání krajiny na její ekologickou stabilitu a vodní režim. In.: Extrémní hydrologické jevy v povodích. ČVUT a ČVVS, Praha, LANGHAMMER, J. a kol. (2006): Změny krajiny jako ovlivňující faktor průběhu a projevů extrémních povodní. Sborník výsledků řešení projektu VaV SM/2/57/05 v roce PřF UK, Praha, 209 s. MACOUN, Z. (1997): Možnosti protipovodňové ochrany v horských oblastech. In.: Povodně a krajina 97. ICID-CIID, Brno, MAŘAN, B., LHOTA, O. (1953): Mikroklima a povrchové odtoky na rašeliništi a v lese. Sb. ČSAZV Lesnictví č. 1, ř. B. r. 26. MAŘAN, B., LHOTA, O. (1955): Příspěvek k hydrologickému významu rašelinišť. Sb. ČSAZV Lesnictví č. 1. NOVÁK, M. (1955): Huminové vody ve vodách údolních nádrží. Vodní hospodářství č. 4, NOVÁK, M. (1959): Výzkum kvality vody v údolní nádrži Lipno. Vodní hospodářství, r. 9, č. 9, ONDERÍKOVÁ, V., ŠTĚRBOVÁ, A. (1956): Prispevok k biologii a chemizmu Oravskej nádrže. Vodní hospodářství, r. 6, č. 2, OULEHLE, F., JANSKÝ, B. (2003): Limnologie a hydrochemismus v NPR Rejvíz. In.: Jezera České republiky (Současný stav geografického výzkumu). Monografie na PřFUK Praha, ROBERTSON, R. A., NICHOLSEN, I. A., HUGHES, R. (1963): Studien uber den Abfluss eines Moores. Ref. Intern. Torfkongress, Leningrad. ŘÍHA, V. (1938): Jihočeské rašeliny, jejich vztah k lesu a okolí. Sborník MAP, roč. 12, Praha. SCHREIBER, H. (1927): Moorkunde. Parey, Berlin. SITENSKÝ, F. (1886): O rašelinách českých. Archiv pro přírodovědné prozkoumání Čech. Praha. VIDAL, H., SCHUCH, M. (1963): Ergebnisse vergleichender Abfluss und Grundwasserbeobachtungen auf einer unberuhrten bzw. kultivierten Hochmoorflache in den sudlichen Chiemseemooren im Abflussjahr Bayer. Landw. Jahrbuch 40, H. 6,