Mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy jako faktoru povodňového rizika na příkladu povodí Blanice

Mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy jako faktoru povodňového rizika na příkladu povodí Blanice jakub langhammer, milada matoušková abstrakt Příspěvek představuje výsledky výzkumu stavu upravenosti říční sítě a příbřežní zóny v povodí Blanice. Míra modifikace říční sítě byla vyhodnocena pomocí analýzy distančních podkladů a terénního průzkumu. Distanční mapové a datové podklady představují základní podklad pro identifikaci antropogenně ovlivněných úseků říční sítě a pro vyhodnocení celkových poměrných hodnot intenzity upravenosti jednotlivých povodí. Za tímto účelem byly analyzovány Základní vodohospodářské mapy v měřítku 1 : 50 000, digitální podklady upravenosti říční sítě ZVHS v měřítku 1 : 10 000, dále historické mapové podklady (mapy 1. 3. vojenského mapování). Pro přesné zhodnocení charakteru a intenzity úprav a identifikace kritických úseků říční sítě s ohledem na možné ovlivnění průběhu a následků povodní bylo využito terénní mapování, které proběhlo pomocí metodiky MUTON. Získané výstupy obou analýz dokládají vysokou intenzitu a silnou prostorovou diferenciaci antropogenních zásahů do říční sítě v povodí Blanice. Nejvyšší stupeň modifikace vykazují střední a dolní toky, které byly upraveny z důvodu protipovodňové ochrany a hydromelioračních opatření. klíčová slova: Upravenost říční sítě, distanční data, terénní mapování, koryto, příbřežní zóna, údolní niva, povodeň, Blanice J. Langhammer, M. Matoušková: Mapping and geoinformatic analysis of modification of rivers and fluvial plains as the flood risk factor on the example of the Blanice water basin This contribution introduces results of the research into the degree of river network modifications and the riparian belt in the Blanice water basin. The degree of the river modification was evaluated using the distance data analysis and field survey. The distance maps and data materials are the basic data which allow the reaches of rivers influenced by human activities to be identified and the total relative values of modification intensity in individual water basins to be evaluated. For this purpose, Basic Water Management Maps 1 : 50,000, digital data of the river network modification provided by ZVHS (the Agricultural Water Management Authority) 1 : 10,000 as well as historical maps (maps from the 1st to 3rd Military mapping) were all analysed. The field survey was used in order to achieve precise assessment of the river modification character and intensity and to identify critical reaches of the river network with regard to their

26 jakub langhammer, milada matoušková potential effect on the progress of floods. The survey was done using the MUTON method. The outputs provided by both analyses produce evidence for high intensity and strong space differentiation of human interventions into the river network in the Blanice water basin. The highest degree of modification is in middle and lower courses which have been modified for the flood protection and hydro-amelioration purposes. key words: River network modification, distance data, field survey, channel, riparian belt, fluvial plain, flood, Blanice River 1 úvod Výrazné úpravy toků a údolní nivy, které zde v důsledku intenzivního využívání krajiny byly realizovány, výrazně ovlivňují i charakter odtokového procesu, včetně hydrologických extrémů, jakým byla např. povodeň v srpnu 2002, která zde měla katastrofický charakter. Hodnocení vychází z kombinace dvou přístupů terénního mapování a z vyhodnocení dostupných distančních podkladů. Výzkum v povodí Blanice byl zaměřen jednak na vyhodnocení současného stavu upravenosti toku a její prostorové variability a jednak na posouzení možností využití jednotlivých zdrojů dat pro získání objektivních podkladů pro komplexní hodnocení povodňového rizika a jejich praktickou aplikaci. 2 materiál a metody 2.1 Základní přístupy k hodnocení upravenosti toků Pro hodnocení upravenosti říční sítě je možno využít různých přístupů, které umožňují získat odlišný typ informace o antropogenní transformaci toků a údolní nivy, jsou založeny na rozdílných metodických přístupech a vyžadují specifický charakter vstupních dat. Obecně můžeme rozdělit přístupy podle povahy dat na metody založené na analýze stávajících distančních mapových a datových podkladů a na metody založené na terénním průzkumu či mapování. Analýza distančních podkladů map, digitálních podkladů, leteckých či satelitních snímků poskytuje základní informace o časoprostorové dynamice zásahů do říční sítě. Významnou úlohu zde hraje analýza historických kartografických podkladů, která umožňuje hodnocení dynamiky změn půdorysných průběhů koryt vodních toků. Studie zkrácení délky říční sítě v povodí Otavy (Langhammer a Vajskebr, 2003), která představuje pilotní studii využitelnosti historických mapových podkladů pro analýzu dynamiky změn říční sítě na našem území, prokázala významné selektivní zkrácení délky říční sítě. Průměrná míra napřímení toků za

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 27 posledních 150 let dosahovala 10 %, v nejintenzivněji zasažených úsecích však až téměř 40 % původní délky toku. V případě drobných vodních toků je vhodným datovým podkladem rovněž mapa stabilního katastru, což dokládá např. analýza zkrácení délky říční sítě v povodí Košínského potoka (Bicanová, 2005). Změny říční sítě v průběhu 2. poloviny 20. století dobře dokumentují i letecké snímky (Matoušková, 2003). Všechny tyto datové podklady, dostupné zpravidla v podobě papírových map či digitálních rastrových obrazů, je nutné před vlastním zpracováním digitalizovat a korigovat pro možnost vzájemného srovnání s dalšími digitálními podklady. Přesnost odvozených podkladů je vždy determinována přesností georeferenciace historických mapových podkladů i úrovní jejich obsahové generalizace (Langhammer a Vajskebr, 2003). Kvalitní podklady pro analýzu prostorové struktury upravenosti říční sítě poskytují současné digitální mapové podklady, zejména Základní vodohospodářské mapy a mapové podklady Zemědělské vodohospodářské správy (Matoušková in Langhammer, 2003). Terénní mapování oproti distančním podkladům umožňuje získat podstatně podrobnější informace o charakteru a intenzitě antropogenní transformace říční sítě a údolní nivy. Kromě základního rozlišení úseků na upravené a neupravené umožňuje klasifikovat intenzitu upravenosti v řadě parametrů např. upravenost trasy koryta, podélného profilu, koryta toku, využití příbřežní zóny aj. Pro terénní mapování upravenosti toků a nivy ve vztahu k ovlivnění odtokového procesu lze částečně využít obecné metodiky ekomorfologického mapování (např. Havlík a kol., 1997; Matoušková, 2003; Vlček a Šindlar, 2002; Rosgen, 1996 aj.). Vzhledem k jejich odlišnému účelu použití a z něj vyplývající specifické škály ukazatelů, parametrů a rozdílného hodnotícího systému je proto vhodné využít metodiky, vytvořené účelově pro tento typ aplikace, jako např. metodiku MUTON, použitou v rámci prezentovaného výzkumu. 2.2 Analýza upravenosti říční sítě z distančních podkladů Analýza distančních podkladů se soustředila na zhodnocení stupně upravenosti říční sítě na základě dostupných mapových podkladů a provedení vzájemné srovnávací analýzy odlišných informačních zdrojů. Základním datovým podkladem byla rastrová podoba Základní vodohospodářské mapy 1 : 50 000 (ZVM), ve které jsou znázorněny úseky vodních toků, které byly antropogenně upraveny, a zároveň uměle vybudované vodoteče. Dalším zdrojem informací byly digitální mapové podklady Zemědělské vodohospodářské zprávy (ZVHS) v měřítku 1 : 10 000, v nichž jsou zakresleny provedené hydromeliorační stavby a s nimi související úpravy koryt vodních toků. Pro analýzu upravenosti říční sítě byl k dispozici

28 jakub langhammer, milada matoušková registr úprav vodních toků a registr odvodnění. Získané mapové podklady neměly charakter geodatabáze, což znesnadnilo jejich vyhodnocení a zároveň byly dostupné mapové podklady pouze pro část středního a dolního toku Blanice. Analýza byla zpracována pro celé povodí Blanice a pro její vybraná dílčí bilanční povodí. Jejich výběr byl proveden na základě kompletnosti digitálních a mapových podkladů a zároveň byla zvolena povodí s vysokým podílem upravenosti říční sítě. 2.3 Analýza upravenosti říční sítě na základě terénního průzkumu Mapování a následné vyhodnocení upravenosti toků a údolní nivy v povodí Blanice bylo provedeno na základě metodiky MUTON, vyvinuté na PřF UK pro potřeby výzkumu vlivu změn přírodního prostředí na průběh a následky povodní. (Langhammer, 2007). Metodika je koncipována tak, aby umožňovala vyhodnocení souvislostí mezi jednotlivými aspekty antropogenní upravenosti říční sítě a údolní nivy a geomorfologickými projevy povodní. Rozsah hodnocených ukazatelů je volen tak, aby mapování umožnilo získat potřebné spektrum informací a zároveň umožnilo rychlý postup při mapování v terénu a zpracování rozsáhlého území v potřebném časovém období. Metodika je založena na integraci výsledků s GIS, což umožní jednak geostatistické vyhodnocení výsledků, zároveň však i jejich použití jako vstupních dat pro další aplikace. Spektrum hodnotících ukazatelů je voleno tak, aby metodika byla použitelná v obecných geografických a hydrologických podmínkách ČR. Pro mapování jsou vodní toky rozděleny na délkově proměnné úseky. Hranice úseků jsou voleny tak, aby vzniklý segment toku byl homogenní alespoň v jednom z klíčových parametrů: průběh trasy koryta, upravenost koryta, využití příbřežní zóny. Hranice úseku jsou označeny v mapě, přičemž typická délka úseku je u toků střední velikosti cca 100 500 metrů. Mapováno je celkem 13 ukazatelů, které popisují rozdílné charakteristiky prostředí toku: Charakter koryta toku a údolní nivy Upravenost toku a údolní nivy Charakter následků povodně Charakter rozlivu při povodni Retenční potenciál údolní nivy a charakter protipovodňových opatření Pro analýzu míry upravenosti toků a nivy v rámci prezentovaného výzkumu jsou použity následující ukazatele, které charakterizují změny v prostředí toku, které mohou ovlivňovat charakter proudění při povodni:

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 29 Upravenost trasy toku Upravenost koryta toku Upravenost podélného profilu toku Využití příbřežní zóny Výskyt překážek proudění v údolní nivě Jednotlivé typy úprav toku v rámci těchto ukazatelů jsou následně bodově hodnoceny ve škále 1 5, kdy 1 bod představuje nejnižší intenzitu upravenosti, 5 bodů maximální intenzitu (tab. 1). Bodové hodnoty jsou jednotlivým kategoriím upravenosti přiřazeny na základě testování metodických postupů v rámci vyhodnocení následků povodní 2002 a 2006 v povodích s rozdílnými geografickými charakteristikami povodí Blanice, Sázavy a Opavy (Vilímek a kol., 2003, Langhammer a kol., 2005, Langhammer, 2007). Z hodnot hlavních analytických ukazatelů upravenosti jsou dále odvozeny syntetické ukazatele celkový index upravenosti toku pro daný úsek, případně hodnoty indexu pro nadřazené prostorové celky vodní toky a dílčí povodí (Langhammer, 2007). Tab. 1 Ukázka z mapovacího formuláře metodiky MUTON přiřazení bodové hodnoty vybraným ukazatelům Upravenost trasy toku T T Upravenost podélného Upravenost koryta toku T B Využití příbřežní zóny T F profilu T L kategorie body kategorie body kategorie body kategorie body Divočící, rozvětvený 1 Úsek bez překážek 1 Přírodní koryto bez známky úprav 1 Les 1 Přirozeně meandrující Zákruty přirozeného původu 2 Přirozené nízké stupně v korytě 3 Přirozené vysoké stupně v korytě 2 Vegetační opevnění, dřevěná kulatina 3 Břeh zpevněný kamenným pohozem Přirozeně přímý úsek 4 Nízký jez (do 1 m) 3 Břeh nebo dno zpevněné trávobetonovou dlažbou Zákruty se známkami napřímení Napřímený úsek 5 Vysoký jez (přes 1 m) 4 Stupňovitý jez, skluz 3 Břeh nebo dno zpevněné vyzdívkou či betonem 4 Souvislé betonové zpevnění břehu i dna 2 Louka 2 3 Orná půda 3 3 Opuštěná orná půda 2 4 Zahrady 3 4 Roztroušená zástavba Revitalizovaný úsek 2 Hráz 5 Zatrubnění 5 Intravilán 5 Průmysl, těžba 5 4

30 jakub langhammer, milada matoušková 2.4 Charakteristika zájmového území Terénní mapování i analýza distančních podkladů byly zpracovány pro povodí Blanice (obr. 1), které představuje území s četným výskytem povodňových situací a především výrazně zasaženým extrémní povodní v srpnu 2002. Jižní část Obr. 1 Přehledná mapa povodí Blanice. Data: DMÚ-25, DIBAVOD

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 31 povodí leží ve vrcholové části Šumavy a v oblasti Prachatic přechází do plochého nížinného terénu. Horní část povodí je intenzivně zalesněna, na středním a zejména dolním toku hraje významnou roli zemědělství. Intenzifikace zemědělské výroby byla spolu s protipovodňovou ochranou zejména ve 20. století jedním z rozhodujících faktorů pro vznik úprav toků v krajině. Protipovodňová opatření se soustředila převážně na hlavní toky soustavy, naopak zemědělsky podmíněné úpravy se dotkly zejména drobných vodotečí. Při terénním mapování byly hodnoceny hlavní toky soustavy a jejích přítoky, které mají významný podíl na formování odtoku. Mapování bylo provedeno v červnu a červenci 2005, kdy bylo zmapováno 289,9 km toků a údolní nivy. Celkem bylo zmapováno 45 toků, které byly rozděleny na 918 úseků, představující elementární jednotky, na kterých byly hodnoceny jednotlivé aspekty antropogenní upravenosti a projevů povodně. 3 výsledky 3.1 Upravenost říční sítě na základě distančních podkladů Prvotním výstupem hodnocení na základě analýzy Základní vodohospodářské mapy (ZVM 1 : 50 000) je mapa antropogenní transformace hydrografické sítě v povodí Blanice (obr. 2) a následné vyhodnocení stupně upravenosti říční sítě v jednotlivých bilančních povodí. Průměrný stupeň antropogenní transformace hydrografické sítě v povodí Blanice činí 25,5 %, přibližně jedna čtvrtina vodních toků v povodí Blanice je tedy upravena. Přičemž byly v zájmovém povodí identifikovány významné regionální rozdíly v upravenosti hydrografické sítě. Relativně nízký podíl upravenosti vodních toků byl zaznamenán na horním toku Blanice, především v oblasti jejích pravostranných a levostranných přítoků. Výjimkou je pouze pravostranný přítok Blanice na jejím horním toku Zbytinský potok, v jehož povodí byla provedena hydromeliorační opatření. Výrazný stupeň antropogenní transformace vykazuje střední tok Blanice, především její levostranné přítoky: Libotyňský, Dubský, Černý (obr. 3) a Bavorovský potok. Směrem níže po proudu je možno zaznamenat rovněž vyšší upravenost pravostranných přítoků, tj. v povodí Blanického, Radomského, Zábořského potoka a Blaničky. Vysoký podíl upravených úseků vykazuje samotný dolní tok Blanice související s provedenou technickou protipovodňovou ochranou. Dále byla studována upravenost říční sítě na úrovni vybraných bilančních povodí. V povodí Blanice bylo vymezeno 6 dílčích povodí. Tento výstup dokumentuje tematická mapa stupně antropogenní transformace hydrografické sítě v povodí Otavy (obr. 2). Nejvyšší stupeň upravenosti říční sítě (S) je dosažen na

32 jakub langhammer, milada matoušková Obr. 2 Upravenost toků v povodí Blanice na základě analýzy ZVM 1 : 50 000, bílá linie upravené úseky dolním toku Blanice (Blanice V., S = 40 %), dále na středním toku Blanice (povodí IV., S = 27 %). Naopak nízký stupeň upravenosti vykazují levostranné přítoky Blanice na jejím horním toku, tj. povodí II. a povodí III. (S = 12 %) viz tab. 2. Z mapy upravenosti říční sítě na základě ZVM 1 : 50 000 je dobře patrné, jak postupně od podhorských oblastí směrem k pahorkatinnému reliéfu roste stupeň míry ovlivnění toků člověkem v souvislosti s urbanizací krajiny, nárůstem intenzity zemědělství a výstavbou rybníků. Mapové podklady ZVHS v měřítku 1 : 10 000 představují detailnější zdroj informací o provedených hydromelioračních opatřeních. Jako příklad slouží vyhodnocení modifikace říční sítě na dolním toku Blanice, tj. dílčí povodí Blanice V., které vykazovalo nejvyšší stupeň upravenosti v předchozí analýze. Celková délka hydrografické sítě v dílčím povodí Blanice V. na základě mapových pod-

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 33 kladů ZABAGED 1 : 10 000 činí 181 km. Celková délka upravených koryt vodních toků a hydromelioračních vodotečí na základě podkladů ZVHS 1 : 10 000 byla stanovena na 81 km. Průměrný stupeň antropogenní transformace říční sítě v dílčím povodí Blanice V. na základě této analýzy dosahuje 45 % (viz tab. 3). V případě vyhodnocení pouze vlastních úprav koryt vodních toků je upravenost výrazně nižší, činí pouhých 17 %. Jsou zde však započteny pouze vodní toky, Tab. 2 Stupeň upravenosti říční sítě pro jednotlivá bilanční povodí na základě ZVM 1 : 50 000 v povodí Blanice Bilanční povodí Upravenost (%) I. 16,2 II. 11,2 III. 11,8 IV. 26,8 V. 39,6 VI. 23,5 které jsou ve správě ZVHS, tzn. nejsou zahrnuty významné vodní toky pod správou podniku Povodí. Odvodnění krajiny představuje významný zásah z pohledu upravenosti říční sítě (27 %). Provedená hydromeliorační opatření se následně odráží i v charakteru odtokového režimu, což do jisté míry prokázaly i analýzy změn odtokového režimu v povodí Otavy (Kliment, Matoušková, 2005). Při hydromelioracích byly modifikovány následující přítoky dolního toku Blanice: Zábořský potok, povodí Blaničky, Olšovka a Radomský potok, což rovněž koresponduje s provedenou analýzou na základě ZVM 1 : 50 000. Nejstarší úpravy koryt vodních toků byly prováděny v období 1926 1938, a to na dolním toku Radomského potoka a v povodí Blaničky. Jednalo se o opevnění koryt kamennou dlažbou. Další úpravy koryt vodních toků byly realizovány v 60. letech 20. století, především v povodí Zábořského potoka a Olšovky. Převládajícím typem opevnění je betonová dlažba. Další modifikace koryt vodních toků byly prováděny v 70. a 80. letech, konkrétně v povodí Olšovky a Blaničky. Použity byly převážně betonové prefabrikáty. Odvodnění byla zpravidla realizována v návaznosti na provedené úpravy koryt vodních toků v 60. 80. letech u výše uvedených povodí. Tab. 3 Transformace hydrografické sítě v povodí dolní Blanice V. na základě mapových podkladů ZVHS 1 : 10 000 Blanice V. úpravy toků odvodnění úpravy celkem délka říční sítě Délka (km) 32,18 49,09 81,27 181,13 % upravenost 17,77 27,10 44,87 100,00 3.2 Upravenost říční sítě na základě terénního mapování Terénní mapování upravenosti toků a příbřežní zóny potvrdilo zjištění o vysoké intenzitě i silné prostorové diferenciaci antropogenních zásahů do říční sítě v po-

34 jakub langhammer, milada matoušková Tab. 4 Základní kategorie upravenosti v hodnocených ukazatelích a podíl úseků v těchto kategoriích na celkové délce hodnocené říční sítě Upravenost trasy toku % Upravenost podélného profilu 1. Divočící 0,4 % 1. Úsek bez vertikálních překážek 2. Rozvětvené 1,6 % 2. Přirozené nízké stupně v korytě (0 50 cm) 3. Meandrující 17,4 % 3. Přirozené vysoké stupně v korytě (nad 50 cm) % Upravenost koryta toku % 70,4 % 1. Přírodní (bez známky úprav) 16,5 % 2. Vegetační zpevnění břehu 0,5 % 3. Břeh zpevněný dřevěnou kulatinou 4. Zvlněné 35,2 % 4. Nízký jez (0 1 m) 7,2 % 4. Břeh zpevněný nezpevněným kamenným materiálem 5. Přirozeně přímé 4,9 % 5. Stupňovitý jez, skluz 0,7 % 5. Břeh nebo dno zpevněné lomovým kamenem rovnanina 6. Uměle napřímené 40,6 % 6. Vysoký jez (nad 1 m) 3,2 % 6. Břeh nebo dno zpevněné polovegetačními tvárnicemi 46,2 % 13,7 % 0,3 % 9,3 % 6,4 % 3,6 % 7. Hráz 1,5 % 7. Břeh nebo dno zpevněné 18,5 % betonem 8. Souvislé zpevnění břehu 0,7 % i dna betonem 9. Zatrubněný úsek 1,3 % vodí Blanice. Výsledky vyhodnocení výskytu základních kategorií upravenosti toků a nivy v hodnocených ukazatelích, resp. jejich podílu na celkové délce hodnocené říční sítě shrnuje tab. 4. Analýza upravenosti trasy toku ukázala na významný podíl antropogenně upravených úseků na celkové délce říční sítě a na silnou prostorovou koncentraci úprav půdorysného průběhu koryt v rámci povodí. Průměrná hodnota indexu IT T, představujícího průměrnou hodnotu indexu upravenosti trasy toku v rámci povodí Blanice je v rámci hodnocených ukazatelů nejnepříznivější (IT T = 3,71), a odráží tak historicky vysokou intenzitu zásahů do geometrie říční sítě v povodí. Úseky s umělým napřímením koryta nacházíme na 40,6 % hodnocené délky Obr. 3 Upravené koryto Černého potoka. Foto M. Matoušková, 2006 říční sítě, přičemž z pohledu ovlivnění odtoku představuje nejvýznamnější

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 35 Obr. 4 Vodohospodářské úpravy koryt toků v dílčím povodí Blanice V na základě analýzy map ZVHS 1 : 10 000 komplexní úprava Blanice na více než 20 km toku pod Protivínem, kde v průběhu posledních 150 let došlo ke zkrácení toku o 38 % oproti stavu, zachyceném v mapách II. Vojenského mapování (Langhammer, Vajskebr, 2003). Meandrující úseky, které mají význam pro potenciální využití k transformaci povodňové vlny v údolní nivě, nacházíme na 17,4 % délky toků, pro účely pasivní protipovodňové ochrany je však využitelná pouze část z nich. Na dolní části toku Blanice se v ploché a široké údolní nivě nachází řada opuštěných meandrů, které jsou však dnes od koryta odděleny protipovodňovými hrázemi, které brání jejich využití jako retenčního prostoru při zvýšených vodních stavech. Analýza transformace trasy koryt toků současně ukazuje na značnou variabilitu intenzity upravenosti mezi jednotlivými částmi povodí, mezi jednotlivými vodními toky i mezi jednotlivými úseky toků. Horní část povodí Blanice, Zlatého potoka a jejich přítoků patří k úsekům s nejmenším podílem antropogenních

36 jakub langhammer, milada matoušková Obr. 5 Projevy destrukce, eroze a akumulace v místě přechodu napřímeného koryta do úseku s meandrujícím průběhem tras toku. Destruktivní účinek je zesílen zúžením průtočného profilu v oblasti mostu, kdy násep komunikace působí jako hráz a koncentruje průtok do oblasti nedostatečně dimenzované mostní konstrukce. Foto J. Langhammer, 2003 zásahů, dolní části povodí jsou díky intenzivním zemědělským, sídelním a dopravním aktivitám transformovány často až v extrémní míře. Hlavní toky říční soustavy Blanice a Zlatý potok, stejně jako jejich hlavní přítoky, mají vysokou variabilitu upravenosti v jednotlivých částech povodí zatímco na horním toku jde o prakticky přírodní toky s minimem zásahů, trasa na dolním toku je na dlouhých úsecích výrazně upravena. Nejvyšší intenzitu upravenosti pozorujeme na drobných tocích v dolní části povodí v zemědělské krajině, kde změny geometrie trasy toku jsou často patrné na celé délce toku. Pro proudění vody při povodni a pro charakter následků je vedle vlastního charakteru koryta mimořádně důležitá struktura upravenosti trasy toku, tj. střídání upravených a neupravených úseků. Dlouhé upravené úseky toku zvyšují rychlost proudění a při přechodu do neupravených úseků, zejména v místech zákrutů či meandrů, dochází při vysokých vodních stavech k akceleraci erozních i akumulačních projevů a ke vzniku intenzivních poškození koryta toku, regulačních objektů a budov v údolní nivě (obr. 5). Z hlediska protipovodňové ochrany

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 37 Obr. 6 Upravenost trasy toku, podélného profilu a koryta toku v povodí Blanice na základě terénního mapování. Data: PřF UK Praha, 2005 představují mimořádně rizikový prvek zatrubněné úseky a propustky, u kterých při povodni dochází k zahlcení materiálem unášeným povodní a následnému vybřežení s často silnými destruktivními účinky. Upravenost podélného profilu, tj. přítomnost přirozených či umělých stupňů v korytě významně ovlivňuje charakter proudění vody v korytě toku. Při povodňových situacích tyto úpravy, představující místa skokové změny podélného profilu akcelerují erozní i akumulační procesy, a představují tak zpravidla ohniska zvýšených destruktivních účinků povodně (Křížek, Engel, 2003). V povodí Blanice tvoří úseky s úpravami podélného profilu v absolutním úhrnu délky říční sítě menšinu. Tomu odpovídá i nízká hodnota indexu IT L, odrážející průměrnou hodnotu upravenosti podélného profilu toků v rámci povodí (IT L = 1,49). Přestože 70 % délky hodnocených úseků nevykazuje známky upravenosti v podélném profilu, je třeba výrazné úpravy kontinuity toku vnímat jako

38 jakub langhammer, milada matoušková potenciálně kritické z pohledu ovlivnění dynamiky proudění. Úpravy podélného profilu zpravidla doprovázejí napřímení toku, kdy umělé stupně kompenzují změny ve sklonu hladiny a rychlosti proudění v napřímených úsecích. Umělé stupně v korytě jsou prostorově soustředěny především do střední a dolní části povodí Blanice (obr. 6). Nejintenzivněji jsou upravené úseky Blanice, Zlatého potoka a jejich přítoků ve střední části povodí, kde tok má relativně vysoký spád. Toky v horské části povodí Blanice jsou naopak upraveny minimálně podíl upravených úseků s umělými stupni v této části povodí nepřesahuje 5 % úhrnné délky toků. Antropogenní upravenost koryta toku ovlivňuje podmínky proudění toku v korytě při normálních i extrémních vodních stavech. Zásahy do geometrie koryta toku se v závislosti na použitém materiálu projevují snížením hydraulické drsnosti koryta, což se odráží v nižším tření a vyšší rychlostí proudění vody v korytě. Upravenost koryt toků je hodnocena odděleně pro pravý a levý břeh v kategoriích shrnutých v tabulce 1. Pro souhrnné vyhodnocení byla upravenost v daném úseku hodnocena vždy nejvyšší hodnota zaznamenaná na pravém či levém břehu daného úseku. V povodí Blanice jsou výrazné regionální rozdíly v intenzitě a charakteru upravenosti koryt toků. Hodnota indexu IT B, představujícího průměrnou hodnotu upravenosti koryta toku v rámci povodí Blanice, dosahuje průměrné úrovně (IT B = 2,23). V nejvíce exponovaných oblastech středního a dolního toku je však intenzita úprav mimořádná. Pozitivní prvek představuje vysoký podíl neupravených úseků na celkové délce hodnocené říční sítě celkem 46,2 % délky říční sítě. Spolu s přírodě blízkými formami úprav břehů představují 60 % veškeré říční sítě. Naproti tomu úseky s nejvyšší intenzitou transformace, tj. úseky s korytem částečně či úplně zpevněným betonem včetně zatrubnění, představují přes pětinu celkové délky říční sítě. Takto vysoký podíl intenzivně upravených úseků toků není adekvátní charakteru využití území. Podíl délky úseků připadající na intravilány obcí či průmyslové areály, kde intenzivní upravenost může být součástí protipovodňových opatření, totiž v povodí nepřesahuje 5 %. Značná část těchto intenzivních úprav koryt toků, zejména na drobných tocích je pozůstatkem melioračních opatření z druhé poloviny 20. století. Z hlediska současného pohledu na management vodních toků i potřeb komplexní protipovodňové ochrany je tento způsob úpravy toků překonaný a pro řadu těchto toků by vhodným řešením mohla být revitalizační úprava.

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 39 4 diskuse Srovnání výsledků hodnocení upravenosti toků získaných na základě terénního mapování a analýzy distančních podkladů je obtížné vzhledem k odlišnému charakteru vstupních dat, tj. např. odlišná celková délka hodnocené říční sítě. V případě terénního mapování se jednalo o základní kostru říční sítě, tj. hlavní toky a jejich významné přítoky, v případě mapových podkladů 1 : 10 000 byla hodnocena celková délka říční sítě zobrazená v tomto měřítku. Odlišná je však i metodika jejich pořízení a aktuálnost získaných vstupních informací. Přesto je zřejmé, že v základních parametrech jsou výsledky srovnatelné. Porovnání stupně antropogenní transformace z analýzy základní vodohospodářské mapy odpovídá zjištěním z terénního průzkumu, a to jak z hlediska celého povodí Blanice, tak při srovnání regionálních rozdílů. Přesné srovnání získaných hodnot nicméně s ohledem na odlišná měřítka mapových podkladů a metodiku hodnocení není možné, přesto výsledky ukazují na shodné relace mezi základními kategoriemi upravenosti. Výsledky terénního mapování potvrdily i zjištění z analýzy historických změn průběhu toků z historických mapových podkladů (Langhammer a Vajskebr, 2003) úseky, které při hodnocení změn historického průběhů koryt byly identifikovány jako napřímené, vykazují známky úprav trasy toku i při terénním mapování. Distanční mapové a datové podklady představují základní podklad pro identifikaci antropogenně ovlivněných úseků říční sítě a pro vyhodnocení celkových poměrných hodnot intenzity upravenosti jednotlivých povodí. Provedená analýza nicméně potvrdila, že pro přesné zhodnocení charakteru a intenzity úprav a identifikace kritických úseků říční sítě s ohledem na možné ovlivnění průběhu a následků povodní je nezbytné využít terénní mapování. Specificky zaměřený terénní průzkum poskytuje přes vyšší časovou i finanční náročnost údaje, které je možné využít jak pro vyhodnocení současného stavu transformace říční sítě, tak jako podklady pro další analýzy, jako např. matematické modelování či geostatistická vyhodnocení. Pro praktickou aplikaci hodnocení antropogenní upravenosti říční sítě, zejména v případě středně velkých a rozsáhlých povodí, je třeba použité metodické přístupy posuzovat i z hlediska jejich praktické aplikovatelnosti vzhledem k dostupnosti použitých dat, finanční a časové náročnosti jejich pořízení a efektivity zpracování. Pro hodnocení na základě distančních podkladů představuje významný limitující prvek vypovídací schopnost zdrojových dat. Ta je ovlivněna jednak odlišným informačním charakterem různých datových podkladů a dále stupněm a charakterem jejich kartografické generalizace. Data získaná ze ZVM 1 : 50 000 zachycují

40 jakub langhammer, milada matoušková Obr. 7 Ukázka aplikace pro mobilní sběr s využitím PDA v prostředí Windows Mobile 5 upravenost hlavních vodních toků a jejich přítoků. Databáze ZVHS zaznamenává úpravy koryt drobných vodních toků a odvodňovacích opatření, které jsou ve správě ZVHS. Pro provedení plošné bilance upravenosti říční sítě v celém povodí Blanice má použité vyhodnocení na základě ZVM 1 : 50 000 dobrou vypovídající schopnost. Provedená analýza v měřítku 1 : 10 000 významně zpřesňuje informaci o upravenosti říční sítě a zároveň umožňuje základní kvalitativní vyhodnocení upravenosti říční sítě, tj. zhodnocení charakteru úprav koryt a jejich stáří. Nevýhodou je, že digitální mapové vrstvy ZVHS nemají charakter geodatabáze. Nutno rovněž dodat, že provedená analýza nezohledňuje antropogenní úpravy provedené v podélném profilu toku, tj. úpravy sklonů související s napřímením průběhu koryt a výstavbou jezů a vodních nádrží. V rámci terénního mapování a pořizování dat představuje významný přínos pro zvýšení efektivity a přesnosti terénního pořizování dat využití mobilních geoinformačních technologií. Pro mapování upravenosti toků se konkrétně jedná o sběr dat do předpřipravených datových formulářů prostřednictvím kapesního počítače (PDA), propojeného s mapovou aplikací, např. GIS ArcPad a GPS pro zakreslování polohy úseků a vybraných prvků mapování (obr. 7). Celkový proces sběru a zpracování dat je při použití PDA nástrojů výrazně efektivnější díky přímému přenosu dat pořízených v terénu do zpracování bez nutnosti jejich digitalizace, přednastavené hodnoty voleb ve formulářích navíc minimalizují možnost vzniku chyb při záznamu dat i při jejich digitalizaci. 5 závěry Výsledky analýzy distančních podkladů i terénního mapování potvrdily, že povodí Blanice představuje území, kde byl významně přemodelován charakter říční sítě. Setkáváme se zde s relativně vysokým stupněm upravenosti, především na jejím středním a dolním toku. Charakteristická je výrazná prostorová diferenci-

mapování a geoinformatická analýza upravenosti toků a údolní nivy 41 ace intenzity antropogenních zásahů do říční sítě v jednotlivých částech povodí i mezi jednotlivými hodnocenými toky. V obecné rovině lze konstatovat, že od horských a podhorských oblastí směrem ke středním a dolním tokům stupeň upravenosti říční sítě roste, což zcela jednoznačně souvisí s nárůstem zemědělsky obhospodařovaných ploch a urbanizovaných území. Největší upravenost říční sítě byla zaznamenána na dolním toku Blanice. Hlavní příčinou jsou protipovodňová a hydromeliorační opatření v krajině. Většina hydromelioračních úprav byla provedena v období 1960 1980. Převládajícím typem opevnění koryt jsou betonové prefabrikáty a kamenná dlažba. Z obou analýz jednoznačně vyplývá, že stupeň antropogenní upravenosti říční sítě dosahuje na dolním toku Blanice více než 40 %. Takové přemodelování říční sítě má nepochybně vliv na charakter odtokového režimu a především na transformaci povodňových vln. Vysoká intenzita upravenosti koryt toků navíc v řadě úseků, zejména v oblasti ploché údolní nivy na dolním toku Blanice, představuje překážku pro efektivní využití přirozeného retenčního a transformačního potenciálu údolní nivy pro potřeby pasivní protipovodňové ochrany. Použité metodiky mapování upravenosti koryta toku a příbřežní zóny a analýzy distančních dat, aplikované na povodí Blanice, ukázaly možnosti i limity jejich využití. Výsledky potvrdily, že analýza antropogenní transformace říční sítě je významným nástrojem jak pro hodnocení intenzity ovlivnění přírodního prostředí, tak poskytuje cenné informace pro hodnocení zranitelnosti území povodňovým rizikem a identifikaci rizikových elementů v říčních systémech. 6 literatura BICANOVÁ, M. (2005): Použití metody ekomorfologického monitoringu v povodí Košínského potoka s využitím nástrojů GIS. Diplomová práce, PřF UK v Praze, Praha. HAVLÍK, A., JUST, T., SLAVÍK, O. (1997): Ekologická studie povodí Bíliny, VÚV TGM, Praha, KLIMENT, Z., MATOUŠKOVÁ, M. (2005): Trendy ve vývoji odtoku v povodí Otavy. Geografie Sborník ČGS 112(1), s. 32 45. KŘÍŽEK, M., ENGEL, Z. (2003): Geomorphological consequences of the 2002. Flood in the Otava River Drainage Basin. Acta Universitatis Carolinae Geographica, 38, 2, s. 125 138. LANGHAMMER, J. (2003): Anthropogenic Transformation of River Network in the Otava River Basin. Acta Universitatis Carolinae Geographica, 38, 2, s. 139 156. LANGHAMMER, J. et al. (2003): Hodnocení vlivu změn přírodního prostředí na vznik a vývoj povodní. Charles University Report GAČR 205/03/Z046, Praha, Czech Republic. LANGHAMMER, J., KŘÍŽEK, M. (2006): MUTON metodika mapování upravenosti toků a následků povodní. In: Langhammer, J. a kol.: Povodně a změny v krajině, MŽP ČR a PřF UK, Praha, v tisku. LANGHAMMER, J. (2007): Úpravy toků jako faktor ovlivňující průběh povodní. In: Langhammer, J. (eds): Povodně a změny v krajině. MŽP a PřF UK, Praha, s. 271 294.

42 jakub langhammer, milada matoušková LANGHAMMER, J., VAJSKEBR, V. (2003): Historical Shortening of River Network in the Otava River Basin. Acta Universitatis Carolinae Geographica, 38, 2, s. 109 124. MATOUŠKOVÁ, M. (2003): Ekohydrologický monitoring jako podklad pro revitalizaci vodních toků. Disertační práce, katedra fyzické geografie a geoekologie, PřF UK v Praze, s. 218, Praha. NIEHOFF, N. (1996): Ökologische Bewertung von Fliessgewässerlandschaften, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. OTTO, A. (1994): Gewässergütekartierung in der Bundesrepublik Deutschland, Landesamt für Wasserwirtschaft Rheinland Pfalz, Mainz. ROSGEN, D. L. (1996): Applied River Morphology, Wildland Hydrology Books, Pagosa Springs. VILÍMEK, V., LANGHAMMER, J., KŘÍŽEK, M. (2003): Posouzení efektivnosti změn ve využívání krajiny pro retenci a retardaci vody jako preventivní opatření před povodněmi, závěrečná zpráva do vlády z dílčí etapy projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy, Praha. VLČEK, L., ŠINDLAR, M. (2002): Geomorfologické typy vodních toků a jejich využití pro revitalizace. Vodní hospodářství, 6, s. 172 176.