Vliv změn využití pozemků na povodně a sucha. Sestavili: L.Kašpárek a A.Vizina VÚV T.G.Masaryka, v.v.i.

Transkript

1 Vliv změn využití pozemků na povodně a sucha Sestavili: L.Kašpárek a A.Vizina VÚV T.G.Masaryka, v.v.i.

2 Jak se měnily rozlohy využití pozemků Příklad pro povodí Labe v Děčíně Data byla převzata ze zdroje: Brázdil, R., Řezníčková, L., Havlíček, M. a Elleder, L. Floods in the Czech Republic. In: Kundzewitz, Z. W., ed. Changes in Flood Risk in Europe, IAHS Special Publication 10, IAHR Press, 2012, ISBN , p

3 Vývoj využití pozemků v povodí Labe po Děčín v období [% plochy povodí] orná půda +trvalé kultury louky+pastviny lesní plochy rok

4 změna oproti roku 1845 [% plochy povodí] orná půda +trvalé kultury louky+pastviny lesní plochy ostatní plochy zastavěné plochy rok Změny mezi rokem 1845 a 1948 jsou kromě poklesu podílu luk a pastvin o cca 4 % nevýznamné. Mezi roky 1948 a 1990 vzrostl podíl lesních ploch o cca 4 %. Nárůst ostatních ploch o více než 6 % proběhl zejména na úkor poklesu podílu orné půdy o 7,7 % a luk a pastvin o 3,1 %. Mezi roky 1990 a 2000 se podíl orné půdy i lesních ploch již téměř nezměnil, orné půdy ubyla další 2,2 %, což přibližně odpovídá nárůstu podílu luk a pastvin o 1,8%.

5 Gradient nárůstu zastavěných ploch na výsledných 1,6 % se v čase zmenšuje. Vodní plochy po poklesu mezi roky 1845 a 1948 (patrně důsledek rušení rybníků) narostly na 2,2 % v roce 1990, do roku 2000 se zvětšily jen o 0,1 % [% plochy povodí] 1 vodní plochy zastavěné plochy rok

6 Změny rozlohy využití pozemků - shrnutí Orné půdy ubývá, podíl zalesněné plochy se zvětšuje. Hlavní změnou je nárůst ostatních ploch. Žádná ze změn nepřekročila hranici 8 % plochy povodí. Vliv změn kategorií využití pozemků v minulosti na povodně i sucha je touto hranicí vymezen (při uvážení přesnosti hydrologických dat) do obtížně prokazatelných mezí.

7 Jak se způsob využití pozemků uplatňuje v různých podmínkách vzniku a typech povodní Zdroj: Hattermann, F. et al. Flood Risk from a Holistic Perspective Observed Changes in Germany In: Kundzewitz, Z.W., ed. Changes in Flood Risk in Europe, IAHS Special Publication 10, IAHR Press, 2012, ISBN , p

8 V následujících odstavcích jsou použity zkratky LC využití pozemků (land cover, land use), PP přívalová povodeň Význam charakteristik srážek intenzita srážek: Vliv LC je silnější u konvektivních případů s velkými intenzitami srážek než u advektivních případů s většinou menšími intenzitami srážek. objem srážek: Čím větší objem, tím menší vliv LC na generování PP. Význam počátečních podmínek Čím je povodí na začátku události sušší, tím větší je vliv LC na vznik PP. Význam infiltračních podmínek LC má význam pro vznik PP, když je velikost infiltrační kapacity ekvivalentní velikosti intenzity srážek.

9 Význam geomorfologie Když je půdní povrchu tak propustný, že nepředstavuje omezení infiltrace, jsou zásadním faktorem pro PP geologické vlastnosti. Takže LC pak má jen marginální vliv. Vliv prostorového a časového měřítka Na plochách několika 100 km 2 jsou povodně způsobovány jak konvektivními, tak adektivními dešťovými srážkami. Na velkých povodích střední Evropy se povodně obvykle objevují jako následek široce rozprostřené a dlouho trvající cyklonické dešťové události potenciálně v kombinaci s táním sněhu. Pro takové případy je vliv LC menší než pro konvektivní deště. Na velkých plochách mají konvektivní deště menší význam vzhledem k jejich lokálnímu charakteru.

10 Jak se odhaduje vliv využití pozemků na objem přívalových povodní a infiltraci vody do půdy Zdroj: Janeček, M. et al. (2005): Ochrana zemědělské půdy před erozí. ISV nakladatelství, Praha

11 Pro odhad toho, jak se projeví změna využití pozemků na objem přímého povodňového odtoku, se v ČR i v dalších zemích používá metoda čísel odtokových křivek (CN Curve Number). Metoda byla odvozena v USA pro potřeby Služby na ochranu půdy (SCS Soil Conservation Service). Postup je použitelný pro stanovení objemu přímého odtoku (součet povrchového a hypodermického odtoku) v zemědělsky využívaných povodích s velikostí do 10 km 2. Základním vstupem metody odtokových křivek je srážkový úhrn deště za předpokladu jeho rovnoměrného rozdělení na ploše povodí. Výška srážek je přepočtena na výšku odtoku pomocí čísel odtokových křivek CN. Jejich hodnoty jsou závislé zejména na hydrologických vlastnostech půd a vegetačním pokryvu a jsou transformovanými hodnotami potenciální velikostí retence. U srážko-odtokové události se pro daný čas předpokládá, že poměr mezi aktuální a maximální potenciální retencí na povodí je stejný jako poměr mezi objemem odtoku a objemem srážky redukovaným o počáteční ztrátu.

12 Metoda čísel odtokových křivek (CN Curve Number) - pokračování Čísla odtokových křivek (CN) jsou určena podle: Hydrologických vlastností půd rozdělených do 4 skupin - A, B, C, D, na základě minimálních rychlostí infiltrace vody do půdy bez pokryvu Skupiny půd jsou seřazeny od nejpropustnějších A po nejméně propustné D. Vlhkosti půdy na počátku události. Využití půdy, charakteristik vegetačního pokryvu, způsobu obdělávání a uplatnění protierozních opatření. M. Janeček sestavil pro ČR tabulku, která pro průměrné podmínky vlhkosti udává čísla CN v závislosti na kategorii využití půdy.

13 pokles odtoku v % původní hodnoty Rozbor citlivosti změn přímého odtoku na změnách využití pozemků Rozbor byl proveden pomocí metody CN, s omezením na kategorie půd B a C, které pokrývají většinu území ČR a na kategorie využití pozemků Orná půda, Louky a pastviny, Přirozené louky a Les louka-les pastvina-les orná p.-les orná p.-louka výška srážek [mm]

14 V reálných povodích je vliv změny podmíněn podílem plochy, na které ji lze uskutečnit, k ploše povodí. Příklad: na povodí, které je na polovině pokryté ornou půdou a na polovině lesem, zalesníme polovinu resp. desetinu orné půdy. Poklesy výšky přímého odtoku z povodí [%] Srážka podíl zalesněné orné půdy 50 mm 100 mm polovina desetina 9 5 Vliv využití pozemků na objem přívalových povodní shrnutí Zmenšení přímého odtoku z přívalových srážek změnou plochy orné půdy na les indikované metodou CN je u srážek řádově velikosti 50 mm zřetelné, při srážce 100 mm jen při změnách velkého rozsahu. Na malých povodích, kde je možné změnu provést na velkém podílu plochy povodí je toto opatření účinné.

15 změny odtoku a infiltrace v % původních hodnot Odhad zvětšení infiltrace do půdy vlivem změn využití pozemků metodou čísel odtokových křivek (CN) odtok infiltrace výška srážek [mm] Zvětšení infiltrace vlivem změny orné půdy na les v závislosti na velikosti srážky má podle metody CN opačný trend než pokles výšky odtoku.

16 zvětšení infiltrace do půdy [mm] Největší změny infiltrace do půdy se dosahuje změnou orné půdy na les, graf je pro kategorii půd B louka-les pastvina-les orná p.-les orná p.-louka výška srážek [mm]

17 Rámcový odhad možností změn infiltrace změnou orné půdy na les v reálných podmínkách, pro následující předpoklady výška srážky 50 mm zvětšení infiltrace o 19% srážky (průměr hodnot pro kategorie půd B a C podle metody CN) srážkové události, při kterých se změna využití pozemků uplatní, jsou ty, v kterých je denní úhrn srážek větší než 20 mm. Podle provedených výpočtů tvoří roční úhrn těchto srážek pro nížinné oblasti ČR cca 10 % celoročního úhrnu, v horských oblastech dosahuje hodnot až cca 35 % podíl orné půdy na ploše povodí klesá se zvětšující se průměrnou srážkou (tj. nadmořskou výškou) Následující tabulka ukazuje orientační výsledky pro rozsah průměrných ročních srážek od 550 do 900 mm.

18 Srážka roční Rámcový odhad zvětšení výšky infiltrace (INF) změnou orné půdy (o. p.) na les v reálných povodích. průměrná dotace podz. vod průměr srážek nad 20 mm změna INF na ploše o. p. po zalesnění podíl orné půdy [mm] [mm] [mm] [mm] [%] [mm] změna INF na povodí při změně celé o. p. % dotace podz. vod změna INF na povodí při změně desetiny o. p. [mm] % dotace podz. vod Zvětšení infiltrace na ploše orné půdy stoupá se srážkou v rozmezí cca 15 až 60 mm. Zvětšení infiltrace vztažené k celému povodí se redukuje do rozmezí cca 6 až 10 mm. Proti trendu zvětšování změn infiltrace se vzrůstající srážkou působí pokles podílu orné půdy s narůstající srážkou. Při předpokladu změny na desetině orné půdy jsou změny infiltrace téměř zanedbatelné.

19 Vliv využití pozemků na zvětšení infiltrace do půdy - shrnutí Zvětšení infiltrace, které při změně užití pozemků indikuje metoda CN, je pro srážky o velikosti několik desítek mm v měřítku roční dotace podzemních vod celého povodí poměrně malé. Vliv reálně proveditelných změn rozlohy orné půdy ve prospěch lesa a obdobných změn nemůže významně ovlivnit dotaci podzemních vod, z kterých je tvořen odtok v období hydrologického sucha. Dotaci podzemních vod by mohly znatelně zvětšit jen změny na velké části povodí. Ty by se projevily zejména při výskytu velkých výšek srážek, z oblasti 100 a více mm. Je třeba usilovat o to, aby na stávající orné půdě se v co největším rozsahu hospodařilo tak, aby byl zmenšován přímý odtok a zvětšována infiltrace do půdy.

20 Děkujeme za pozornost, je to náměstí v Litomyšli