EKA MORÁVKA MIZEJÍCÍ FENOMÉN V ČESKÉ ČÁSTI KARPAT?

Transkript

1 EKA MORÁVKA MIZEJÍCÍ FENOMÉN V ČESKÉ ČÁSTI KARPAT? Václav ŠKARPICH, Jan HRADECKÝ, Tomáš GALIA, Stanislav RUMAN 1 Větvící se štěrkonosné koryto eky Morávky v p edpolí Beskyd eka Morávka je v současnosti jedním z posledních štěrkonosných toků v České republice se zachovalým úsekem větvícího se koryta, avšak se zásadní probíhající změnou íčního vzoru. Na p elomu 19. a 20. století byl tento geomorfologický typ íčních koryt české části Karpat typický pro většinu podhorských úseků (obr. 1). Dlouhodobé p ímé i nep ímé vlivy člověka v povodí však vedly k jejich zásadní transformaci. Výskyt větvícího se íčního vzoru eky Morávky byl ve velké mí e predisponován p ítomností rozsáhlých náplavových kuželů v p edpolí Beskyd (Macoun a kol. 1965), které se spolu s aluviální výplní intramontánních údolí vytvá ely během kvartéru. Na nich se následně začaly vyvíjet koryta větvících se toků. Obr. 1: eka Morávka ve Skalici v roce 1946 široké zaštěrkované ečiště s paralelními koryty (Zdroj: 1 SOkA Frýdek-Místek). Vývoj větvících se štěrkonosných koryt v této oblasti byl také podmíněn geologickou stavbou Moravskoslezských Beskyd. Ty jsou budovány flyšovými sedimentárními horninami se st ídajícími se vrstvami málo odolných jílovců a odolnějších pískovců. Daná geologická stavba je náchylná k rychlému a intenzivnímu zvětrávání a také k sesuvné a stržové aktivitě (Menčík a kol. 1983, Pánek a kol. 2013). Výsledkem byla p edevším v minulosti vysoká dodávka sedimentů (p edevším štěrků a písků) do koryt vodních toků a následný transport z horské oblasti do rovinatých úseků v p edpolí hor. V důsledku lokálního rozší ení aktivního ečiště a snížení rychlostí proudění spojeného se snížením unášecí schopnosti vody pak dochází k akumulaci sedimentárního materiálu v těchto úsecích koryt, což bylo doprovázeno vytvá ením charakteristických štěrkových a štěrkopísčitých náplavů a ostrovů. Důležitým faktorem pro vznik a udržitelnost tohoto typu koryt jsou také klimatické a hydrologické poměry. Hydrologický režim ek v Moravskoslezských Beskydech a jejich p edpolí je specifický silnou rozkolísaností (s častým výskytem povodňových situací). U eky Morávky se udává poměr mezi minimálními a maximálními průtoky okolo 1 : 4000 p ed výstavbou údolní nádrže Morávka (zdroj: Povodí Odry, s.p.). Oblast Moravskoslezských Beskyd p itom pat í k nejdeštivějším místům v kontextu st ední Evropy.

2 Hlavní p íčinou povodní jsou p edevším regionální srážky vznikající v důsledku severovýchodní cyklonální situace, v důsledku situování brázdy nízkého tlaku nebo stacionárních cyklon ve st ední či východní Evropě. Časté jsou i p ívalové srážky, způsobené termickou konvekcí p i orografických návětrných efektech. Nejvyšší srážkové úhrny jsou vázány na letní období. Průměrné srážkové úhrny pro měsíc červenec p edstavují 12 až 16 % celoročního úhrnu (K íž 2004). Nejnižší hodnoty se pak vyskytují v období prosinec až b ezen, což p edstavuje od 4,6 do 5,8 % celkového celoročního úhrnu. Každoročně se mohou vyskytovat také povodně z jarního tání sněhu, které však v oblasti Beskyd mají menší význam než povodně způsobené srážkovou činností (zdroj: Český hydrometeorologický ústav). Pravidelně vyskytující se povodňové průtoky tak v minulosti významně ovlivňovaly vývoj větvení. U štěrkonosných koryt tohoto typu je důležitá dynamika štěrkových náplavů. V p ípadě pravidelně se opakujících povodňových událostí dochází k narušování (disturbancím) vegetací zarůstajících štěrkových náplavů. Tato rozkolísanost s pravidelným výskytem povodňových událostí také ovlivňuje samotný transport sedimentárního materiálu z horské oblasti do p edpolí Beskyd a následným vývojem větvících se koryt s p eplavováním štěrkopísčitého materiálu. 2 Transformace větvícího se štěrkonosného koryta eky Morávky Problematická je u koryt v p edpolí Beskyd, a také samotné eky Morávky, postupná transformace větvících se koryt v koryta jednoduchá (obr. 2) a zahloubená mnohdy i do skalního podloží. Tyto změny spojené se zúžením aktivního koryta jsou ve sledovaném úseku eky Morávky patrné od počátku 20. století s následnou akcelerací od roku 1955 až do současnosti (obr. 3). Výjimku tvo í částečně zachovalý úsek větvícího se koryta v. km 7,0 10,5 (obr. 3B). Obr. 2: Ukázka vývoje íčního vzoru eky Morávky v období let 1836 až 2010 v oblasti. km 1,6 3,5; A stav na mapě II. vojenského mapování z let ; B stav na mapě III. vojenského mapování z let ; C stav zachycený na leteckém snímku z roku 1937; D stav na leteckém snímku z roku 1955; E stav zachycený na ortofotu z roku 2010 (Zdroj: A B C Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v. v. i.; D a E

3 Obr. 3: Změny ší ky aktivního koryta mezi roky 1836 až 2007: A pro úsek eky Morávky. km 0,0 7,0; B pro úsek eky Morávky. km 7,0 až 10,5; C pro úsek eky Morávky. km 10,5 13,5; n počet mě ených transektů ve zkoumaném úseku koryta; p výsledek neparametrického statistického Mann-Whitney U-testu prezentujícího signifikantnost a nesignifikantnost rozdílů mezi jednotlivými mě enými ší kami aktivního koryta v daných obdobích, krabicový graf znázorňuje rozpětí mě ených ší ek mezi dolním a horním kvartilem v daných obdobích (Zdroj: Škarpich a kol. 2013). Hloubková eroze je v současnosti problémem víceméně u všech ek v p edpolí Moravskoslezských Beskyd. U eky Morávky je nejvyšší míra zahloubení viditelná v oblasti tzv. kaňonu v. km 0,0 až 7,0, kde se průměrná hodnota hloubkové eroze pohybuje okolo 16 cm/rok v průběhu posledních 40 až 50-ti let (obr. 4). Dalším problematickým úsekem spojeným s hloubkovou erozí je v současné době. km 9,5 až 10,5 pod jezem ve Vyšních Lhotách, kde p edevším povodeň v květnu 2010 způsobila výrazné prohloubení dna do skalního podloží, místy až o 2 metry (obr. 5). V úseku mezi. km 10,5 až 13,5 (tj. mezi jezem ve Vyšních Lhotách a soutokem Morávky a Mohelnice) vykazuje koryto postupné zahloubení od padesátých let minulého století. Z výsledků zamě ení p íčných profilů je patrná nejvyšší míra hloubkové eroze na. km 13,48, kdy od roku 1951 do roku 2010 došlo k zahloubení o 1,7 m, což ukazuje na

4 průměrnou hodnotu zahloubení 2,9 cm/rok (obr. 6). Průměrně pak v úseku od. km 13,3 po. km 13,5 došlo k zahloubení o 1,4 m (tzn. 2,4 cm/rok). Z profilů je také patrné zúžení aktivního koryta a změna íčního vzoru, kdy z větvícího se koryta postupně vzniklo koryto jednoduché. Obr. 4: P íčný profil na. km 2,31 v oblasti kaňonu eky Morávky s identifikací hloubkové eroze od roku 1966 (Zdroj: Škarpich a kol. 2013). Obr. 5: Podélný profil nejnižších úrovní dna v monitorovaném úseku mezi.km 9,488 10,536 v období let 2005 až 2010 (Zdroj podkladových dat: Agentura ochrany p írody a krajiny ČR).

5 Obr. 6: P íčné profily z roku 1948, 1951 a 2010 v oblasti soutoku eky Morávky a Mohelnice: A profil na. km 13,37; B profil na. km 13,42; C profil na. km 13,48; D profil na. km 13,50 (Zdroj: Škarpich a kol. 2013).

6 3 Hlavní důvody změn fluviálních systémů Trend změny fluviálních systémů projevující se změnou íčního vzoru a zužování aktivního koryta je v posledních desetiletích pozorován na mnoha evropských tocích. P íkladem mohou být alpské toky v Itálii (Surian Rinaldi 2003), Německu (Kondolf 1997) a ve Francii (Liébault Piégay 2002), karpatské toky v Polsku (Zawiejska Wyżga 2010), vodní toky ve Španělsku (Martín-Vide 2010), aj. Morfologické změny aktivního koryta v Evropě bývají spojovány p edevším se změnou krajinného krytu a činnosti člověka od poloviny 20. století související s blokováním sedimentárního transportu ve fluviálním (dis)kontinuu a komplexními úpravami koryt. Ve fluviálním systému je na transport sedimentů nahlíženo ve smyslu teorie íčního kontinua (Kondolf 1997). Někte í auto i p irovnávají distribuci fluviálních sedimentů k pásovému dopravníku (viz obr. 7) (Schumm 1977; Kondolf 1997), který v ideálním p ípadě můžeme rozdělit na t i zóny: (i) eroze a produkce sedimentů, (ii) transportu a (iii) ukládání (Schumm 1977). Kontinuita je zamýšlena jako průběžný pohyb a p ítomnost sedimentů v celé délce vodního toku nebo fluviálním systému jako celku (Hooke 2003; Kondolf 1997). Obr. 7: Koncept distribuce sedimentů v povodí v podobě pásového dopravníku dle KONDOLF(1997). íční kontinuum, tzv. koncept pásového dopravníku, může být v určité chvíli narušeno a pohyb sedimentů je omezen nebo zcela zastaven a je tak impulsem změn v povodí. Termín íční kontinuum je p edevším doménou biologů a ekologů jako koncept íčního kontinua (Vannote a kol. 1980), resp. vývoj změny fluviálního systému v podélném směru sklonu a průtoků, toků energie, potravních etězců atp. Z hlediska transportu sedimentů a změn v korytech vodních toků by bylo lépe mluvit o fluviálním (dis)kontinuu, jelikož vývoj toku je pod neustálým vlivem disturbancí = (dis)konektivit (Bruns a kol. 1984). Obecně ečeno, v korytě vodního toku není stálá hodnota průtoku, což se odráží i v transportní kapacitě ve smyslu pohybu sedimentů, erozivní schopnosti vody atp. P edstavme si, že během relativně krátkých povodní dochází k nárazovému posunu štěrků fluviálním transportem, zatímco po většinu doby jsou tyto štěrky uloženy v rámci štěrkových lavic a dna toku z důvodu nedostatečné síly proudící vody. Fryirs a kol. (2007) a Hooke (2003) člení (dis)konektivity mezi dvěma komponenty íční krajiny (povodí) na podélnou, boční a vertikální. Na základě původu pak můžeme rozlišit (dis)konektivity p irozené (p írodní bez zásahu člověka) a nep irozené (antropogenní). Interakcí poté může docházet k antropogenně kombinovaným (indukovaným člověkem a poté p írodně akcelerovaným) a p irozeně

7 kombinovaným (indukovaným p irozeně a poté člověkem akcelerovaným) (Brierley a kol. 2006). Tyto formy krajinné (dis)konektivity, které ovlivňují chování transportu sedimentů v povodí tak můžeme dle Fryirs a kol. (2007) klasifikovat jako: (dis)konektivity zabraňující vstupu sedimentů do koryta vodního toku, dále "nárazníkové zóny" (z angl. buffer), které narušují boční konektivitu v povodí (nap. protipovodňové ohrázování koryta), (dis)konektivity zabraňující pohybu sedimentů v korytě vodního toku a narušující podélnou konektivitu, dále bariéry (nap. hráz údolní nádrže), (dis)konektivity stabilizující sedimenty p ed možností opětovného pohybu, dále "stabilizující vrstvy"(z angl. blanket), narušující vertikální konektivitu (nap. vydláždění koryta). Mezi "nárazníkové zóny" můžeme za adit veškeré liniové nebo plošné p ekážky bránící posunu sedimentů do koryta vodního toku. Zahrnují náplavové kužely, údolní nivy, úpatní zóny nebo také opevnění b ehů spojené s regulací koryta. P íkladem bariér v korytě mohou být zbytky d eva (z angl. woody debris) (Montgomery Piégay 2003) nebo různé skalní výchozy (nap. stupně, skalní prahy), p ehrážky nebo vodní nádrže, které způsobují lokální ovlivnění erozní báze. Snížením sklonu dochází ke snížení transportní kapacity toku nad bariérou a ukládání sedimentů v této lokalitě, čímž dochází k projevu akcelerované zpětné akumulace. Pod bariérou se snížený transport sedimentů shora projeví v efektu hladové vody, který je spojen s hloubkovou a zpětnou erozí (Fryirs a kol. 2007). (Dis)konektivity rušící vertikální konektivitu v krajině zahrnují veškeré formy, které ovlivňují interakci mezi povrchovými a podpovrchovými vrstvami sedimentů. Pat í mezi ně nap íklad písčité plochy p ekrývající štěrkový materiál nebo výplně mezer štěrků jemnozrnnými sedimenty (armovací vrstvy). Můžeme zde za adit také rostlinný kryt nebo umělé opevnění dna (GREŠKOVÁ 2007). Hlavní p íčiny změn současných vodních toků jsou tak v současnosti p ipisovány: (i) efektu p ehrad (Kondolf 1997; Surian 1999), (ii) těžbě štěrků z koryt (Kondolf 1997; Surian Rinaldi 2003; Zawiejska Wyżga 2010), (iii) regulaci koryt (Surian 1999; Zawiejska Wyżga 2010) a (iv) změně krajinného krytu v povodí (Korpak 2007; Liébault Piégay 2001). Údolní nádrže kromě narušení sedimentárního transportu také významně působí na průtočné poměry (Fitzhugh Vogel 2010). P edevším jde o redukci vyšších povodňových průtoků, které mají zásadní vliv na transportní poměry v korytech (Dolan a kol. 1974). 4 Hlavní důvody změn fluviálních systémů v Moravskoslezských Beskydech a na ece Morávce V oblasti Moravskoslezských Beskyd nese p edevším hospoda ení v horních částech povodí významný vliv na dotaci sedimentů do koryt vodních toků. Podobné trendy jsou v oblasti francouzského alpského p edhů í spojovány s obdobím po malé době ledové (dále jen MDL), kdy docházelo k masivní dodávce splavenin do koryt vodních toků a pozdější zalesnění způsobilo snížení, mnohdy i deficit ve splaveninovém režimu (Liébault Piégay 2002). V karpatské oblasti však musíme uvažovat, že období MDL nemohlo mít tak velký efekt na

8 změny vegetačního krytu a s největší pravděpodobností se na změně lesnatosti podílela p edevším lidská činnost (Korpak 2007; Lach Wyżga 2002). První antropogenně vyvolaná změna krajinného krytu (odlesnění, pastevectví) je v oblasti Moravskoslezských Beskyd spojená s obdobím valašské kolonizace, která se datuje od 15. do 18. století (Pitronová 1968, Škarpich a kol. 2011). Ta mohla, společně s p edpokládanými většími srážkovými úhrny během MDL, dále navýšit donášku sedimentů do vodních toků díky zvýšené erozi odlesněných pozemků a vývojem stržové eroze. Takto zvýšené objemy sedimentů v podhorských ekách vedly k tvorbě rozsáhlých štěrkopísčitých náplavů a rozvoji větvení koryt. Pozdější opětovné zalesňování od konce 19. století vedlo ke stabilizaci posunu sedimentárního materiálu do koryt vodních toků, kdy v průměru došlo k zalesnění cca 20 % p ed tím zatravněných území v horské oblasti Beskyd využívaných p edevším k pasteveckým účelům. Jednou z p íčin transformace koryta eky Morávky byl bezesporu dopad lidské činnosti, nap. výstavba bariér omezujících transport sedimentů z vyšších částí povodí a p edevším destrukce původních jezů (v. km 2,31 a. km 1,25) v této oblasti. Tyto jezy v první fázi způsobily změnu režimu v distribuci sedimentů a nastartovaly hloubkovou erozi pod těmito bariérami (obr. 8). Jejich následná destrukce vedla k započetí zpětné eroze postupující proti proudu (obr. 9E) z již zahloubených úseků (Gregr 1999). Další p íčinou transformace koryta Morávky je těleso hráze údolní nádrže Morávka, které blokuje sedimentární transport a iniciuje efekt hladové vody (Kondolf 1997) a ovlivňuje samotný hydrologický režim, původně s vysokou rozkolísaností průtoků. O tomto výrazném zásahu výstavby údolní nádrže do geomorfologického režimu, který je spojený se zahlubováním koryta, svědčí i fakt okamžitého nastartování hloubkové eroze ihned po dostavbě VD Morávka, kdy do roku 1970 jsou v úseku v těsné blízkosti pod budoucím tělesem hráze popisovány povodně, které výrazně měnily průběh koryta a p inášely velké množství klastického štěrkového materiálu z vyšších partií povodí, vyst ídané hloubkovou erozí po roce 1970 s popisovaným zahloubením v blízkosti tělesa hráze údolní nádrže o 1 až 2 m do roku 1972 (Zdroj: 2 SOkA Frýdek-Místek). Po výstavbě velkých bariér nedošlo k žádné kompenzaci donášky sedimentů, což vedlo k nastartování degradačních procesů, jejichž projevy jsou na hrazených tocích stále evidentní. Navíc se v souvislosti se změnou celkového využití povodí, změny klimatu a nároků společnosti na využití vodních toků ještě více negativa těchto efektů prohlubují.

9 Obr. 8: Erozně-akumulační vývoj koryta v podélném profilu toku pod vlivem bariéry; A 1. fáze bez vlivu bariéry, B 2. fáze s vlivem bariéry, C 3. fáze s vlivem bariéry, D 4. fáze s vlivem bariéry. Obr. 9: Erozně-akumulační vývoj koryta v podélném profilu toku po zániku/odstranění bariéry, návaznost na obr. 8: E 5. fáze bez vlivu samotné bariéry.

10 Důležitá z hlediska zahlubování koryt je v oblasti Moravskoslezských Beskyd (flyšové Karpaty) také výše zmíněná litologie. Analýza srovnání hodnot průměrné hloubkové eroze a výkonu toku (vyjád ení transportní kapacity toku pomocí sklonu nivelety koryta, průtoku a ší ky koryta) evropských ek indikuje výrazně vyšší náchylnost k zahlubování u ek karpatské flyšové oblasti oproti alpským tokům (obr. 10). Karpatské toky tak p i nižších hodnotách vodnosti a výkonu toku dosahují podobných rychlostí zahlubování jako alpské. Hlavním důvodem, kromě antropogenního impaktu v povodí, je p edevším již výše zmíněná litologie flyšové stavby. Ta je velmi nep íznivá z hlediska odolnosti, kdy p edevším vrstvy jílovců jsou velmi náchylné k vodní erozi (Menčík a kol. 1983; Buzek 2004). Obr. 10: A Srovnání průměrných hodnot zahloubení a výkonu toku u vybraných evropských ek; B Variabilita průměrných rychlostí zahlubování u karpatských a zbytku evropských toků (včetně alpských toků); C Variabilita výkonu toku u karpatských a zbytku evropských toků (včetně alpských toků); p výsledek neparametrického statistického Mann-Whitney U-testu prezentujícího signifikantnost a nesignifikantnost rozdílů, krabicový graf znázorňuje rozpětí mě ených ší ek mezi dolním (25%) a horním (75%) kvartilem (Zdroj: Škarpich a kol. 2013). Nesporný vliv na současné trendy v transformaci koryt mají i další vodohospodá ské úpravy. P íkladem jsou nap. regulace koryt s opevněním b ehů, zkrácením původní trasy koryta a omezením boční migrace (obr. 11 nebo obr. 12). To vyvolává omezení p ísunu sedimentů z bočních zdrojnic a zároveň zvyšuje rychlost proudící vody. Obr. 11: Regulovaný tok eky Morávky pod údolní nádrží Morávka.

11 Obr. 12: Výhonové stavby na leteckých snímcích z roku 1955: A v oblasti Starého Města u Frýdku-Místku; B v oblasti mezi Skalicí a Nošovicemi (Zdroj: Dalším negativním faktorem ve vývoji koryt je rovněž současná transformovaná morfologie. Rozdíl v energii proudící vody působících na dno u větvících se (obr. 13) a jednoduchých koryt (obr. 14) významně podmiňuje erozní či akumulační procesy. Jednoduchá regulovaná koryta jsou ve své podstatě významně predisponovaná k zahlubování. Důvodem je p edevším zvýšená energie proudící vody soust eděná do jednoho úzkého profilu (obr. 14). Spolu se snížením množstvím sedimentů v korytech toků (nap. regulacemi a údolní nádrží na ece Morávce) a efektu hladové vody jsou tak tyto procesy v podmínkách málo odolných hornin výrazně akcelerovány. U větvících se koryt se zachovalým chodem sedimentů je náchylnost k těmto procesům výrazně nižší. Důvodem je již výše zmíněné rozložení průtoků do více proudnic spolu se snížením energie využité na transport sedimentů. U větvících se koryt můžeme sledovat snížení trendu nárůstu intenzity transportu sedimentů, kterou lze nazvat jako zónu redukce trendu růstu transportní kapacity. Tato zóna redukce je p ímo závislá na charakteru morfologie, v tomto p ípadě p íčného profilu koryta. Obecně tedy můžeme íci, že čím rychleji narůstá trend intenzity transportu, tím více se zvyšuje konektivita ve smyslu pohybu sedimentů a naopak. Větvící se štěrkonosná koryta jsou tak v p ípadě vyrovnaného splaveninového a plaveninového režimu méně náchylná k erozním procesům na rozdíl od jednoduchých koryt (srovnej na obr. 13 a 14), z důvodu výše zmíněného rozlivu do ostatních větví a snížení rychlosti nárůstu intenzity transportu sedimentů. Tento stav můžeme nazývat jako sníženou (v p ípadě větvících se íčních koryt) nebo zvýšenou (v p ípadě jednoduchých koryt) transportní kapacitu v p íčném profilu.

12 Obr. 13: Změny v trendu nárůstu intenzity transportu sedimentů v korelaci s p íčným profilem a trendem transportního stavu u větvícího se štěrkonosného koryta na ece Morávce v lokalitě PP Skalická Morávka. Obr. 14: Trend intenzity transportu sedimentů v korelaci s p íčným profilem a trendem transportního stavu u jednoduchého koryta s lichoběžníkovým profilem na ece Mohelnici. 5 Negativa transformace větvících se štěrkonosných toků V minulosti nastolený trend vodohospodá ských úprav a tlak na íční systémy se dnes negativně projevuje v zásadní p eměně vodních toků. V podmínkách environmentální změny, p edevším pak změny klimatické, jsou podobné postupy již neudržitelné a dokonce zásadním způsobem ohrožují vlastní existenci lotických ekosystémů (= ekosystémy tekoucích vod) a vodní bilanci krajiny (Poole 2002, Wohl 2006). Akcelerovaná hloubková eroze a zužování aktivního ečiště na ece Morávce spolu se změnou íčního vzoru s sebou v současnosti nese důsledky spojené nap. se změnou úrovně hladiny podzemní vody (obr. 15), zánik specifické

13 vegetace vázané na štěrkové náplavy a jejich disturbanční režim, degradací mok adních biotopů a lužních stanovišť (obr. 16; Škarpich a kol. 2016). Dalším problémem je také tlak na antropogenní stavby, nap. podemílání mostních konstrukcí (obr. 17), jezů nebo hrází údolních nádrží. Na ece Morávce jsou tyto procesy viditelné nap. u jezu ve Vyšních Lhotách. Samotné těleso jezu je dnes ovlivňováno procesy zpětné eroze. S tímto negativním vlivem jsou následně spojeny další technické zásahy do koryta (nap. stabilizační stupně), které akcelerují další zpomalení transportu sedimentů a situaci hloubkové eroze níže po toku dále zhoršují. Dnešní poznatky o íčních systémech také potvrzují, že místo zrychlování odtoku vody z povodí je ekonomicky mnohdy efektivnější a také ekologicky prospěšnější zadržení vody v krajině s podporou rozlivů v záplavových zónách. Dalším negativním trendem zániku štěrkových náplavů je snížení samočistící schopnosti eky. Tyto náplavy ve své podstatě p edstavují jakýsi filtr, který je schopen p irozenými pochody odbourávat znečištění. Sedimenty v korytech nejen u štěrkonosných vodních toků je nutné považovat za nedílnou součást íčního systému a p i vodohospodá ském managementu zohledňovat jejich funkci. Dalším problémem spojeným s transformací větvících se koryt může být zadržování vody v krajině s eliminací důsledků sucha. Větvící se neregulovaná koryta s mrtvými rameny, tůněmi, zamok enými oblastmi a íční nivou, kde může vodní tok pravidelně vyb ežovat, nese zlepšení podmínek hydrologického režimu krajiny. Oproti tomu koryto regulované, nap ímené, zahloubené mnohdy i ve skalním podloží, vývoj tůní, zamok ených území nebo mrtvých ramen nedovoluje a krajina je tak významněji náchylná na důsledky sucha. Obr. 15: A maximální výšky hladiny podzemní vody v letech ve vrtu VO 0096 Nižní Lhoty; B k ivka kumulativní četnosti maximálních ročních průtoků na ece Morávce ve Vyšních Lhotách (Zdroj: Český hydrometeorologický ústav). Obr. 16: A Shannon-Wiener a B Simpson s indexy biodiverzity v zahloubeném (PP Profil Morávky) a větvícím se (PP Skalická Morávka) úseku eky Morávky.

14 Obr. 17: A zbytky d evěneho mostu v Bašce u Frýdku-Místku po povodni v roce 1960 (Zdroj: Archiv Povodí Odry, s. p.); B hloubkovou erozí postiženy pilí mostní konstrukce pro pěší v Bašce u Frýdku-Místku. 6 Základní principy revitalizací íčních systémů u beskydských štěrkonosných toků V současnosti je již v České republice viditelná mírná snaha zlepšení stávající situace. Projekty jako Program revitalizace íčních systémů, Program péče o krajinu, Program drobných vodohospodá ských ekologických akcí, OP ŽP prioritní osa 6, OP ŽP prioritní osa 1 a 4 a další částečně zlepšily fungování íčních systémů. Avšak tyto projekty podporující zajištění p irozeného fungování vodních toků jsou v České republice v současnosti spíše ve fázi pokus omyl. Vycházejí p edevším ze studií a výzkumu vyspělých států, kde je této problematice věnována velká pozornost a postupy p i managementu vodních toků jsou na vyšší úrovni ve smyslu zajištění trvalé udržitelnosti v kontextu nároků lidské společnosti na krajinu. Je nutné si však uvědomit, že beskydské (karpatské) eky nesou jisté elementární znaky rozdílné od nap. severoamerických nebo alpských toků, na kterých byly mnohé revitalizační (nebo protierozní) projekty realizovány. Důležitým fenoménem jsou také nároky společnosti na krajinu, nap. rozdíl v hustotě osídlení vysocegradientového reliéfu Alp oproti území Karpat s nižšími rozdíly nadmo ské výšky a vyšší hospodá skou využívaností území. P i revitalizačních (protierozních) projektech u beskydských štěrkonosných toků je důležitým faktorem p edevším zajištění distribuce sedimentů v íčním systému. Ty pomáhají zvyšovat drsnost koryta, zpomalují odtok a snižují účinky hladové vody (ve smyslu Kondolf 1997). Tento faktor je problematický na mnoha vodních tocích ve světě, kdy je narušena kontinuita íčního systému ve smyslu pásového dopravníku transportujícího sedimenty v podélném profilu (Kondolf 1997; Lach Wyżga 2002; Surian Rinaldi 2003; Zawiejska Wyżga 2010). V p edpolí Moravskoslezských Beskyd může být p íkladem podobného projektu protierozního opat ení zamě eného na distribuci sedimentů v korytě oblast pod jezem ve Vyšních Lhotách, kde bylo vybudováno lokální rozší ení koryta, tzv. hruška, do které měly být dodávány sedimenty pro zajištění kontinuity transportu v podélném profilu. Prvotním zájmem u tohoto projektu bylo p edevším snížení hloubkové a zpětné eroze, která ovlivňovala segmentový jez. Avšak po výstavbě byl následný navržený management distribuce sedimentů (podobně jako na ece Iffezheim na obr. 18A nebo na ece Rýn na obr. 18B), doporučený již v samotném projektu, nerespektován (viz Hradecký a kol. 2012, obr. 19). V současnosti proto dochází k prohlubujícím se erozním procesům, způsobených p edevším deficitem materiálu

15 v důsledků zachytávání transportovaných sedimentů tělesem segmentového jezu a zajišťovacími stupni v mezijezí. Obr. 18: Umělá dodávka sedimentů do koryt vodních toků, tzv. krmení štěrky (z angl. feeding gravel): A na ece Rýn pod p ehradou Iffezheim (stav v roce 1991); B na ece Sacramento pod p ehradou Keswick Dam (stav v roce 1994); zdroj: p evzato z Kondolf Obr. 19: A těžba štěrků z mezijezí ve Vyšních Lhotách s následným odvozem na neznámé místo (stav červen 2010); B chybné dodávání části odtěžených sedimentů pod objekt lokálního rozší ení koryta, tzv. hrušky (stav červen 2010). Kromě vhodného managementu distribuce splavenin u vodních toků Moravskoslezských Beskyd, p edevším v jejich p edpolí, je nutné p ihlížet také na transportní charakteristiky koryt. P i návrhu revitalizačních a protierozních opat ení je vzhledem k podmínkám původních větvících se koryt brát z etel na sníženou transportní kapacitu v p íčném profilu. Široká koryta dovolují rozliv snižující jednotkový výkon toku. P íkladem tohoto p ístupu k revitalizaci vodního toku může být eka Raba (obr. 20A), kde bylo aktivní koryto rozší eno s cílem eliminace vyšších vodních stavů spojených s erozními procesy (Wyzga a kol. 2012). Problematické jsou však nejen v oblasti Beskyd, ale i celé České republiky, nároky společnosti spojené s antropogenním tlakem v blízkosti koryt (nap. zástavba nebo zemědělsky využívané území v těsné blízkosti vodních toků, ve velké mí e i v záplavových zónách). Vhodným ešením tohoto stavu by mohl být nap íklad výkup těchto

16 pozemků správci toků s cílem zvýšení tzv. obalové zóny (zmíněné v úvodní části) a ponechání vodního toku samovolnému vývoji. Obr. 20: A p íklad revitalizace íčního systému na ece Raba (Polsko) s rozší ením aktivní nivy se zajištěním rozlivů vyšších průtoků a snížení jednotkového výkonu toku; B aktivní větvení koryta vodního toku Kněhyně (Moravskoslezské Beskydy, Česká republika) způsobené p ehrážkou zabraňující transportu sedimentů. U zahloubených toků do skalního podloží v p edpolí Beskyd však vyvstává problém, a chceme-li opětovné navrácení do původního větvícího se íčního vzoru a zda je to vůbec v některých p ípadech možné. Zcela nutné je, také z hlediska protipovodňové ochrany, zajistit možnost rozlivů povodňových průtoků a tím znovuobnovit funkci íční nivy jako ekosystémového celku krajiny. P edevším je nutné také zajištění dostatečné distribuce sedimentů v korytech vodních toků eliminací lokálních opat ení zabraňujících nap. boční erozi a samotného vlivu bariér v podélném profilu (obr. 21). Systémově lze chápat tato opat ení jako nastartování geomorfologického režimu koryt s cílem eliminace všech negativních vlivů na krajinu a p edevším na lidské statky obecně. Otázkou však zůstává, jsouli tyto základní principy fungování udržitelné z důvodu významného tlaku člověka na beskydské eky, možného budoucího vlivu klimatických změn a ekonomickou náročnost takovýchto projektů, které podporují p irozené fungování íčních systémů. Neméně důležité je vysvětlit základní principy fungování štěrkonosných toků lidem žijících v okolí těchto toků a orgánům státní správy.

17 Obr. 21: Úsek eky Bečvy u Černotína v. km 45,5 47,5 postupně renaturalizovaný p irozenou cestou bez zásahu člověka s aktivním rozši ováním koryta a akumulacemi štěrkových lavic: A stav v roce 2003; B stav v roce 2010; zdroj:

18 Tab. 1: Možné scéná e dalšího vývoje s popsáním adaptačních opat ení nevystihují všechny možnosti změn prost edí. Jsou postavené na jedné variantě projevů klimatické změny. Scéná Popis stavu Efekty na morfologii Adaptace 1. Zachování současného stavu 2. Dílčí managementové zásahy 3. Komplexní změna vodohospodá ského managementu v celém povodí - existující diskonektivita, - stávající LU/LC, - progradující klimatická změna projevující se nízkými průtoky a povodněmi krátkého trvání, avšak relativně vysokého magnituda. - existující diskonektivita je na lokální úrovni omezena odstraněním některých bariér, - je podpo ena donáška sedimentů její dovážkou do koryta, - LU/LC a klimatická změna se projevují jako ve scéná i 1, - p íčné i podélné prvky diskonektivity jsou v rámci celého povodí odstraněny, - aktivním zásahem je zvýšena niveleta koryta a původní úroveň, - jsou provedeny změny v obnově hydrologického režimu bez p evodu vody do jiného povodí, - jsou z průchodněna i koryta p ítoků, - LU/LC a klimatická změna se projevují jako ve scéná i 1, - propaguje se úbytek ploch s obnaženými štěrkovými lavicemi, - akceleruje se hloubková eroze, - postupuje masivní zárůst volných štěrkových náplavů, dále se prograduje nedostupnost volných sedimentů pro transport, - posun štěrků p i účinných průtocích se omezuje na lokální zdroje sedimentů v korytě, - následkem zahloubení koryta se minimalizují rozlivy do nivy a její morfologické změny, - bilance sedimentů v korytě se mírně zlepšuje, - vyšší povodňové stavy nadále degradují štěrkové koryto a mění jej na mnoha úsecích v zahloubené a skalní úseky, - niva zůstává na většině míst stále odpojená, - nízká frekvence povodní podporuje sukcesi vegetace na náplavech, - omezuje se tak erodibilita korytových akumulací sedimentů, - erozní procesy jsou zásadním způsobem omezeny na běžné projevy hloubkové a boční eroze u daného typu íčního vzoru, - posun sedimentů zajišťuje dynamickou rovnováhu výskytu akumulačně-erozních forem koryta, - p irozené, byť klimatickou změnou změněné hydroklimatické podmínky, umožňují nastartování p irozené morfodynamiky, - obnovuje se aktivita povodňových situací a jejich morfologický efekt v korytě i v nivě, - bez zásahů, - lokální omezení hloubkové eroze (tvrdší a nebo p írodě blízká opat ení zdrsnění korytových úseků), - lokální omezení hloubkové eroze za současného dovážení štěrků do koryta, - komplexní ešení problémů omezení diskonektivit (vč. p ítoků) aktivní management donášky sedimentů za současné aplikace lokálních opat ení na celém toku. - adaptace se omezuje na dílčí managementové zásahy udržuje se stav, nevede k výraznému zlepšení hydromorfologického stavu, - managementové zásahy se neprovádějí pravidelně a systematicky, což vede k obnově masivní degradace koryta, - p istoupení na koncepci celkové obnovy p írodě blízké morfologie koryta a obnově p irozených procesů komplexní úpravy v celém povodí, obnova fluviálního kontinua v celém rozsahu, a to i na důležitých zdrojnicích sedimentů. - iniciace procesů obnovy p írodě blízkých procesů v povodí bez nutnosti trvalé intervence ze strany správce toku, - správce provádí běžná opat ení, která jsou ovšem v souladu s nově nastolenou dynamickou rovnováhou, jsou činěna bez efektu vzniku kritických momentů vedoucích k degradaci hydromorfologie.

19 Zdroje: Benson, M.A., Thomas, D.M. (1966): A definition of dominant discharge. U.S. Geological Survey. s Brierley, G.J., Fryirs, K.A., Jain, V. (2006): Landscape connectivity: The geographic basis of geomorphic applications. Area s Bruns, D.A., Minshall, G.W., Cushing, C.E., Cummings, K.W., Brock, J.T., Vannote, R.L. (1984): Tributaries of modifiers of the RCC: analysis of polar ordinations and regression models. Archiv für Hydrobiologie 99. s Buzek, L. (2004): Plaveninový režim jako ukazatel intenzity eroze v horských zalesněných povodích (na p íkladu Moravskoslezských Beskyd). Journal of Hydrology and Hydromechanics 52. s Dolan, R., Howard, A., Gallenson, A. (1974): Man's impact on the Colorado River in the Grand Canyon. American Scientist 62. s Fitzhugh, T.W., Vogel, R.M. (2010): The impact of dams on flood flows in the United States. River research and applications 27. s Fryirs, K.A., Brierley, G.J., Preston, N.J., Kasai, M. (2007): Buffers, and blankets: The (dis)connectivity of catchment-scale sediment cascades. Catena 53. s Gregr, P. (1999): PP Profil Morávky Plán péče na období Agentura ochrany p írody a krajiny ČR, Ostrava. 22 s. Grešková, A. (2007): Odozva morfológie vysokogradientového vodného toku na veterenů kalamitu - ekologický aspekt. Geomorphologia Slovaca et Bohemica 7. s Hooke, J.M. (2003): Coarse sediment connectivity in river channel systems: a conceptual framework and methodology. Geomorphology 56. s Hradecký, J., Škarpich, V., Galia, T., Dušek, R. (2012): Skutečně spádový stupeň na Morávce funguje? Vodní hospodá ství 62(12), s Kondolf, G.M. (1997): Hungry water: effects of dams and gravel mining on river channels. Environmental Management 21. s Korpak, J. (2007): The influence of river training on mountain channel changes (Polish Carpathian Mountains). Geomorphology 92. s K íž, V. (2004): Moravskoslezský kraj klimatické a hydrologické poměry, výzkumná zpráva č. 1/2004. KFGG, Ostravská univerzita v Ostravě, Ostrava. 43 s. Lach, J., Wyżga, B. (2002): Channel incision and flow increase of the upper Wisłoka River, southern Poland, subsequent to the reafforestation of its catchment. EarthSurface Processes and Landforms 27. s Liébault, F., Piégay, H. (2001): Assessment of channel changes due to long-term bedload supply decrease, Roubion River. France Geomorphology. Liébault, F., Piégay, H. (2002): Causes od 20th century channel narrowing in mountain and piedmont rivers of southeastern France. Earth Surface Processes and Landforms 27. s Macoun, J., Šibrava, V., Tyráček, J., Kneblová Vodičková, V. (1965): Kvartér Ostravska a Moravské brány. Úst ední ústav geologický, Praha. 419 s. Martín-Vide, J., Ferrer-Boix, C., Ollero, A. (2010): Incision due to gravel mining: Modeling a case study from the Gállego River, Spain. Geomorphology 117. s

20 Menčík, E., Adamová, M., Dvo ák, J., Dudek, A., Jetel, J., Jurková, A., Hanzlíková, E., Houša, V., Peslová, H., Rybá ová, L., Šmíd, B., Šebesta, J., Ty áček, J., Vašíček, Z. (1983): Geologie Moravskoslezských Beskyd a Podbeskydské pahorkatiny. Nakladatelství ČSAV, Praha. 307 s. Montgomery, R.D., Piégay, H. (2003): Wood in rivers: interactions with channel morphology and processes. Geomorphology 19. s Pánek, T., Smolková, V., Hradecký, J., Baroň, I., Šilhán, K. (2013): Holocene reactivations of catastrophic complex flow-like landslides in the Flysch Carpathians (Czech Republic/Slovakia). Quaternary Research 80, s Pitronová, B. (1968): Těšínské Beskydy na sklonku feudalismu. Salašnictví a lesní hospodá ství v Těšínských Beskydech na p elomu 18. a 19. století. Univerzita J.E. Purkyně, Brno. 191 s. Poole, G.C. (2002): Fluvial landscape ecology: Addressing uniqueness within the river discontinuum. Freshwater biology 47. s Schumm, S.A. (1977): The Fluvial System. John Wiley and Sons, New York. 338 s. Surian, N. (1999): Channel changes due to river regulation: the case of the Piave River, Italy. Earth Surface Processes and Landforms 24. s Surian, N., Rinaldi, M. (2003): Morphological response to river engineering and management in alluvial channels in Italy. Geomorphology 50. s Škarpich, V., Horáček, M., Galia, T., Kapustová, V., Šala, V. (2016): The effects of river patterns on riparian vegetation: A comparison of anabranching and single-thread incised channels. Moravian Geographical Reports 24(3), s Škarpich, V., Hradecký, J., Dušek, R. (2013): Complex transformation of the geomorphic regime of channels in the forefield of the Moravskoslezské Beskydy Mts: case study of the Morávka River (Czech Republic). Catena 111, s Škarpich, V., Hradecký, J., Tábo ík, P. (2011): Structure and genesis of the quaternary filling of the Slavíč River valley (Moravskoslezské Beskydy Mts., Czech Republic). Moravian geographical reports, sv. 19, s Vannote, R.L., Minshall, G.W., Cummings, K.W., Sedell, J.R., Cushing, C.E. (1980): The River Continuum Concept. Can. J. Fish. Aquat. Sci 37. s Veselý, J. a kol. (2000): Modelový výzkum eky Morávky v prostoru jezu ve Vyšních Lhotách, závěrečná zpráva. VUT v Brně Fakulta stavební, Brno. 100 s. Wohl, E. (2006): Human impacts to mountain streams. Geomorphology 79, s Wyżga, B., Zawiejska, J., Lehotský, M. (2012): Processes and patterns in highly dynamic mountain fluvial systems (International field seminar 2-4 June, 2012, Stará Lesná Zakopane). Institute of geography, Pedagogical University of Cracow Institute of Nature Conservation, Polish Academy of Science Institute of Geography, Slovak Academy of Sciences. 36 s. Zawiejska, J., Wyżga, B. (2010): Twentieth-century channel change on the Dunajec River, southern Poland: Patterns, causes and controls. Geomorphology 117. s Státní okresní archiv (SOkA) Frýdek-Místek, inv.č. F103/ Státní okresní archiv (SOkA) Frýdek-Místek, ONV 3 Frýdek-Místek odbor VLHZ (1945) (1991), inv. č. 463, kart. 329.