Soubor mapových podkladů

Transkript

1 Komplexní hodnocení retenční schopnosti krajiny jako podklad pro návrh lokalizace vybraného krajinného prvku za účelem retence a zpomalení odtoku vody z krajiny zóny havarijního plánování elektrárny Temelín Soubor mapových podkladů A comprehensive evaluation of the retention ability of the landscape as a basis for designing the localization of landscape element to retain and slow water runoff from the landscape of the emergency planning zone of the Temelín power plant A set of maps Výsledky projektu Ministerstva vnitra České republiky Minimalizace dopadů radiační kontaminace na krajinu v havarijní zóně jaderné elektrárny Temelín (VG ) Autor: Petra Hesslerová ENKI o.p.s. Třeboň 2015

2 ANOTACE: Soubor mapových podkladů je výsledkem syntézy terénního mapování, které bylo zaměřeno na přítomnost stávajících retenčních prvků v krajině zóny havarijního plánování (ZHP) jaderné elektrárny Temelín a hydrologického modelu CN křivek. Výstupy tohoto modelu byly využity pro návrh lokalizace retenčních prvků v ZHP. Mapové podklady představují komplexní hodnocení retenční schopnosti krajiny jako podklad pro návrh lokalizace vybraného krajinného prvku za účelem retence a zpomalení odtoku vody z krajiny. Jsou jedním z hlavních výstupů projektu Ministerstva vnitra České republiky Minimalizace dopadů radiační kontaminace na krajinu v havarijní zóně jaderné elektrárny Temelín (č. projektu VG ) a naplňují podmínky dílčího cíle 3.3. Opatření pro snížení kontaminace povrchových vod. Mapový soubor byl zpracován v prostředí ArcGIS ArcInfo 9.2. a modulu ArcHydro. ANNOTATION: Set of maps is the result of field survey, which was focused on the presence of retention elements in the landscape of emergency planning zone (EPZ) of nuclear power plant Temelín and runoff curve number hydrological model. The outputs of the model were used to design localization of retention of elements in the EPZ. Map data represent a comprehensive evaluation of the retention ability of the landscape as a basis for designing the localization of landscape element to retain and slow water runoff from the landscape. They are also one of the main outputs of the project of the Ministry of Interior of the Czech Republic called Minimizing the impact of radiation contamination of the landscape in the emergency zone of nuclear power plant Temelín (no. VG ) and meets the requirements of goal 3.3. which is defined as "Measures to reduce contamination of surface waters". The map file has been processed in ArcGIS - ArcInfo 2.9 and module ArcHydro. AUTOR / AUTHOR: Petra Hesslerová ENKI o.p.s. Dukelská Třeboň hesslerova@enki.cz Rok vydání mapového souboru / Issued: 2015

3 Citace / Quatation: Hesslerová, P. (2015): Komplexní hodnocení retenční schopnosti krajiny jako podklad pro návrh lokalizace vybraného krajinného prvku za účelem retence a zpomalení odtoku vody z krajiny zóny havarijního plánování jaderné elektrárny Temelín. Soubor mapových podkladů. Výsledky projektu Ministerstva vnitra České republiky Minimalizace dopadů radiační kontaminace na krajinu v havarijní zóně jaderné elektrárny Temelín (VG ). ENKI o.p.s. Třeboň Klíčová slova: retenční biotopy, retenční místa, pedologie, vegetační pokryv, CN křivky, ArcGIS, ArcHydro Key words: retention biotopes, retention sites, pedology, vegetation cover, runoff course number, ArcGIS, ArcHydro Mapové výstupy: Mapa č. 1 Retenční místa v zóně havarijního plánování JE Temelín Mapa č. 2 Výška odtoku ze ZHP pro příčinnou srážku 60 mm Mapa č. 3 Analýza akumulace odtoku s vahou výšky odtoku reagující na srážkový úhrn 60 mm Mapa č. 4 Akumulace odtoku v ZHP JE Temelín Mapa č. 4a Akumulace odtoku v ZHP JE Temelín - detail okolí elektrárny

4 1. Syntéza datových podkladů Při hodnocení retenční schopnosti krajiny z hlediska radiační připravenosti a následném řešení následků radiační havárie, vycházíme z předpokladu, že na retenční schopnost krajiny a zpomalení odtoku mají vliv následující faktory: a) Pedologie Radionuklidy se dobře váží na půdy s vysokým obsahem jílu, jež jsou charakteristické vysokou sorpční schopností, vyšším obsahem humusu a ph. Na těchto půdách je přestup radionuklidů do rostlin velmi nízký. Naopak písčité a rašelinné substráty, s nízkým ph, nízkým obsahem živin a humusu se vyznačují vysokou mobilitou 137 Cs a jeho vysokým přestupem do rostlin. Mezi půdy s vysokou mobilitou 137 Cs a vysokým přechodem do rostlin náleží: - podzol, fluvizem, luvizem, rašelinná půda, tedy půdy s málo živinami, humusem a kyselým ph; - Pseudogleje půdní reakce je kyselá až silně kyselá. Vysoký obsah organiky, půdy jsou ve spodině těžké, jílovité. - Vysoká mobilita byla zaznamenána v hydromorfních půdách pseudoglej, glej, stagnoglej Půdy s nízkou mobilitou radionuklidů a nižším přechodem do rostlin: - černice a černozemě b) vegetační pokryv V případě radiační havárie je třeba zajistit, aby na půdách s vysokou mobilitou bylo eliminováno šíření 137 Cs do okolního prostředí, a to prostřednictvím akumulace v rostlinách, které lze následně sklidit, tzv. fytoextrakcí, rhizofiltrací, vhodnou volbou landusu, využitím mokřadních systémů. Tyto mokřadní systémy nazýváme retenčními prvky. Pro jejich lokalizaci lze využít podkladů, zmíněných v následující kapitole. 1.1 Předpokládaná existence retenčních prvků Předpokládáme, že se retenční místa v krajině budou vyskytovat na lokalitách, které lze identifikovat z následujících dat, pomocí specifikovaných parametrů (a j): a) Bonitované půdně ekologické jednotky

5 Pro lokalizaci zamokřených míst v krajině lze využít informaci o hlavní půdní jednotce, tzn. druhé a třetí číslici z kódu BPEJ. Jedná se o: Trvale zamokřené půdy dle HPJ (dle VÚMOP, v.v.i.) Výskyt těchto půd je ve značně složitém reliéfu. Do skupiny trvale zamokřených půd řadíme HPJ HPJ 64 a 65 zahrnují zkulturnělé hydromorfní půdy; HPJ půdy rovinných celků a depresních poloh; HPJ hydromorfní půdy nivních poloh; HPJ 73 a 74 hydromorfní půdy svahů; HPJ 75 a 76 jsou katény,vyskytující se převážně na kratších svazích nebo v dolních částech svahů. Typickým představitelem této skupiny jsou gleje a stagnogleje. Glej je geneticky půdní typ charakterizovaný výskytem v dlouhodobě vodou nasycené zóně (vysoká hladina podzemní vody). Stagnogleje jsou charakterizovány velmi dlouhou dobou povrchového převlhčení profilu. Z výsledků terénního mapování v ZHP Temelín vyplývá, že retenční místa navazují na lokality s trvale zamokřenými půdami. Periodicky zamokřené půdy HPJ 44; 47 54; 58 (dle VÚMOP, v.v.i.) Základním znakem této skupiny půd je periodické převlhčení profilu, především v jarním období. Do této skupiny půd řadíme HPJ 44,HPJ a HPJ 58. Typickým představitelem této skupiny jsou pseudogleje, základním procesem je oglejení, střídání procesů redukce a oxidace při stagnaci povrchové vláhy a vysýchání profilu. Z výsledků terénního mapování v ZHP Temelín vyplývá, že retenční místa jsou většinou vázána na lokality s periodicky zamokřenými půdami. b) Vodní plochy c) Mokřadní biotopy (vybrané kategorie z mapování biotopů ČR) V vodní toky a nádrže M mokřady a pobřežní vegetace R Prameniště a rašeliniště T sekundární trávníky a vřesoviště T1 louky a pastviny ( T1.4 T1.10) K- křoviny (K1 mokřadní vrbiny) L-lesy (L1 mokřadní olšiny) X Biotopy ovlivněné člověkem (X14 vodní toky a nádrže bez ochranářsky významné vegetace)

6 d) Císařské povinné otisky map stabilního katastru místa potenciálního výskytu vlhkých luk, v případě, že nedošlo k rozsáhlému odvodnění krajiny nutno ověřit v terénu či z dalších doplňkových zdrojů jako jsou ortofotosnímky, LPIS, apod. e) Míra schopnosti retence krajiny na základě hydrologických půdních skupin HPS Lokality se sníženou schopností infiltrace vody jsou řazeny do skupin D, popřípadě C; vzhledem k tomu, že se jedná o půdy jílovitohlinité, jílovité až jíly, lze předpokládat vysokou sorpční schopnost radionuklidů na půdní částice. Zároveň se jedná o půdy s trvale vysokou hladinou podzemní vody, půdy s vrstvou jílu na povrchu nebo těsně pod ním a mělké půdy na téměř nepropustném podloží f) Míra schopnosti retence krajiny na základě CN křivek Kombinace informace o hydrologické skupině půd a land usu daného území. Podle této klasifikace, je nízká retenční schopnost krajiny/vysoký odtok vyjádřen hodnotami CN v intervalu g) Lokalizace retenčních míst z ortofotosnímků h) Terénní mapování mokřadních prvků v krajině, které považujeme za retenční místa Podkladová data pro terénní mapování: - o hydrologické síti, tj. vodní toky, akumulovaná voda (rybníky, vodní nádrže), meliorace (databáze DIBAVOD) - informace o periodicky či trvale zamokřených půdách získaná z bonitovaných půdně ekologických jednotek z kódu určujícího HPJ - Císařské povinné otisky map stabilního katastru místa potenciálního výskytu vlhkých luk, v případě, že nedošlo k rozsáhlému odvodnění krajiny - vrstva mapování biotopů České republiky vybrané biotopy pro ověření zamokřených míst v terénu - ortofotosnímky Za retenční prvky / plochy v krajině považujeme: Vlhká louka Celoročně podmáčené louky se zastoupením především ostřice a sítiny Vegetační ostrov (VO) Zamokřené místo uprostřed půdního bloku malého rozsahu (jednotky - desítky m 2 ); např. v místech porušení meliorace Vlhké místo na poli (VMP) Zamokřené místo uprostřed půdního bloku většího rozsahu (stovky m 2 ); např. v místech porušení meliorace Vlhké místo kolem vodního toku (VMVT) Litorál (příbřežní vegetace) Mokřad, odkaliště prameniště, Bývalá vlhká louka (BVL) Podmáčená místa, vlhké louky v bezprostředním okolí vodních toků Makrofytní vegetace příbřežního pásma stojatých vod Vlhká louka na mapách stabilního katastru; v krajině existují stopy po existenci i přes přeměnu na zemědělskou půdu

7 Jedná se o lokality, které nejsou součástí mapování biotopů ČR. i) Data LPIS Data z veřejného registru půdy poskytují pro jednotlivé půdní bloky zemědělské půdy informace o tom, zda se na lokalitě vyskytuje podmáčená louka, mezofilní a vlhkomilná louka, trvale podmáčená a rašelinná louka. j) Družicová data klasifikace krajinného pokryvu, CORINE LC hrubé měřítko 1: Výběr míst vhodných ke zvýšení retenční schopnosti krajiny konstrukce prvků V místech, kde dochází ke zvýšenému odtoku vody z území, lze uvažovat o konstrukci či revitalizaci prvků, které by zvýšily její retenční schopnost prostřednictvím zpomalením odtoku vody z krajiny. K tomuto účelu lze využít mokřadních ekosystémů, ať umělých, polopřirozených či přírodních. Tyto prvky je vhodné umístit v lokalitách, které jsou charakterizovány následujícími parametry: - Na půdách trvale či periodicky zamokřených - na půdách se zhoršenými hydrologickými vlastnostmi, tzn. řazených do hydrologických skupin C (jílovitohlinité jílovité půdy) a D (jíly) - na místech s vysokým odtokem / odtoková výška / objem odtoku 2 Komplexní řešení retenční schopnosti krajiny pro zónu havarijního plánování JE Temelín Hodnocení stávající retenční schopnosti krajiny je založeno na několika mapových kompozicích, které kombinují data z: - terénního mapování - Informace z ortofotosnímků - Mapování biotopů - Bonitované půdně ekologické jednotky hlavní půdní jednotky - výskyt trvale a periodicky zamokřených půd Na základě těchto dat byla vytvořena mapa č.1 znázorňující lokality se zvýšenou retenční schopností v zóně havarijního plánování JE Temelín. Je patrné, že tyto lokality jsou vázány především na okolí vodních toků.

8 Návrh míst, kam by bylo vhodné umístit nové retenční prvky je založen na kombinaci dat o: - Hydrologické síti - Akumulaci odtoku s vahou výšky odtoku - Lokalizaci trvale a periodicky zamokřených půd Návrh lokalizace nového retenčního prvku vychází z předpokladu, že prvek bude vhodné lokalizovat na zamokřené místo, do okolí vodního toku a v místech zvýšeného odtoku vody. Analýza srážkoodtokových vztahů je založena na hydrologickém modelu CN křivek. Zpracování dat bylo provedeno v prostředí softwaru ArcGis 9.2. a nadstavbového modulu ArcHydro. Prostorové rozlišení modelu je 10 x 10 metrů. Model poskytuje následující informace, které jsou zobrazeny ve formě mapových výstupů. Tyto mapové podklady slouží jako podklad pro analýzu odtokových poměrů a k návrhu lokalizace opatření, ke snížení odtoku vody z krajiny. a) Informace o hydrologických půdních skupinách a CN křivkách jsou znázorněny na mapě č. 2 b) Kombinace hodnot CN křivek a akumulace odtoku Mapový výstup, jehož výsledky jsou využity v mapové kompozici Mapa č. 4 pro návrh lokalizace retenčního prvku poskytuje informaci o reakci dané plochy na příčinnou srážku v závislosti na způsobu jeho využití a hydrologické půdní skupině. Kombinací hodnot CN křivek s akumulací odtoku lze identifikovat plochy, které se při dané příčinné srážce podílejí na tvorbě povrchového odtoku. Čím vyšší je hodnota daného pixelu, tím vyšší je povrchový odtok. c) Odtoková výška Analýza odtoku byla provedena pro návrhovou srážku 60 mm. Hodnota byla stanovena pomocí programu DES_RAIN, který poskytuje data o srážkových úhrnech pro různé doby opakování pro stanici Týn nad Vltavou. Srážkový úhrn 60 mm je vyšší než srážkové úhrny pro dobu opakování 2, 5 a 10 let a nižší, než extrémní úhrny pro 50 a 100 let. Vztah pro výpočet výšky přímého odtoku Hs musí splňovat podmínku Hs > 0,2 A (A potenciální retence mm; tzn. aby návrhová srážka vyvolala přímý odtok, musí dojít k naplnění 20% potenciální retence. V místech, kde tato podmínka splněna není, nedochází pro danou příčinnou srážku k odtoku. Mapa č.3 znázorňuje splnění podmínky Hs > 0,2 A pro příčinnou srážku 60 mm.

9 Kombinací hodnot odtokových výšek lze určit velikost odtoku vznikajícího v konkrétním místě pro danou příčinnou srážku. Hodnota pixelu je kumulovanou hodnotou výšky odtoku vztaženou k ploše pixelu 10 x 10 metrů. Tato kumulovaná výška odtoku je sumou všech odtokových výšek pixelů, kterými je tento pixel dotován. Slabá místa metody CN křivek: - Model vychází z tabulkových hodnot a přiřazovaných koeficientů, není adaptován na lokální podmínky - Vodním plochám je přiřazena hodnota CN =100, tzn. jsou označovány jako nepropustný povrch, ze kterého odtéká veškerá voda, což kromě situace, kdy je rybník maximálně naplněn, nesprávně - Mokřady, považované za retenční prvky v krajině mají vysoké hodnoty CN (tzn. vysoké hodnoty povrchového odtoku) - Výsledek modelu záleží na vstupních datech a použitém softwaru (ArcGis v porovnání s modelem částečně zpracovaným v modulu ArcHydro) Návrh lokalizace K přímému odtoku, kdy je zapojena téměř celá část havarijní zóny, dochází již při srážkovém úhrnu 60 mm. Ke zvýšení retence území ZHP je třeba komplexního řešení. Pro lokalizaci retenčních prvků v krajině lze doporučit místa, ve kterých dochází k soustředění a akumulaci povrchového odtoku. Z výše uvedených map vyplývá, že odtokové dráhy jsou do značné míry shodné s hydrologickou sítí území ZHP. V místech, kde dochází ke zvýšené akumulaci odtoku, lze uvažovat o konstrukci retenčního prvku, např. v podobě umělého mokřadu na principu kořenové čistírny (viz. užitný vzor č Krajinný prvek pro retenci vody a snížení její kontaminace), případně o zachování či obnově přirozeně vlhkého místa v půdním bloku v místech s nefunkčními melioracemi. Jako vhodná opatření se jeví zavedení doprovodné zeleně/mokrých luk v okolí drobných vodotečí uprostřed zemědělských bloků. Většina z nich má koryta úzká, hluboká a napřímená, bez břehových porostů. Úpravy koryt by zahrnovaly již složitější technické zásahy. Lokalizaci vhodných míst znázorňuje mapa č. 4 Mapa zobrazuje modelovou vrstvu akumulace odtoku s vahou vyjádřenou pomocí CN křivek. Pro vizualizaci byly zvoleny intervaly (plochy s nízkými hodnotami povrchového odtoku) a (vysoký povrchový odtok). Interval označuje plochy,

10 kde dochází k soustředěnému povrchovému odtoku. Doplňkové vrstvy tvoří vodní plochy, vodní toky, trvale a periodicky zamokřené půdy a retenční místa na podkladu ortofotomapy. - Použitím mapové algebry lze identifikovat lokality, které budou splňovat podmínku akumulace odtoku na zamokřených místech - Prvek je vhodné lokalizovat v dráze či v závěru akumulace odtoku - Retenční místa se často nachází v drahách akumulace odtoku či na jejich koncích a navazují na lokality identifikované v předchozím bodě Z mapové kompozice vyplývají možnosti pro návrh lokalizace retenčních míst. Příklad řešení je uveden ve výřezu mapy č. 4a zobrazující okolí JE Temelín. Z mapových podkladů lze identifikovat: - Modelové dráhy odtoku - Odtokové dráhy na zamokřených půdách - Retenční prvky - Příklad návrhu lokalizace retenčních prvků (zamokřené půdy v drahách odtoku) Tyto mapové podklady slouží jako primární podklad pro návrh lokalizace retenčního prvku. Vychází z hydrologického modelu, proto výsledky nemusí odpovídat skutečnosti a je nezbytné terénní šetření. Rovněž neřeší územní a vlastnické vztahy.

11

12 Mapa č. 2 Výška odtoku ze ZHP pro příčinnou srážku 60 mm

13 Mapa č. 3 Analýza akumulace odtoku s vahou výšky odtoku reagující na srážkový úhrn 60 mm

14

15