Nástroje krajinného plánování VODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ a KLIMATICKÁ ZMĚNA Vodní hospodářství co vše zahrnuje plánování ve VH využití vody a její úspory Klimatická změna důsledky a příčiny Vodní hospodářství v budoucnu Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství v KRAJINĚ Ing. Martin Dočkal, Ph.D.
Vodní hospodářství v ČR Význam vody pro společnost-člověka-krajinu-ekosystém??? od prvopočátku pro člověka dvojí zásadní význam: životodárná tekutina možnost, jak se zbavit odpadů podrobněji? Cílem vodního hospodářství je zajistit bezpečné nakládání s vodou pro člověka (společnost) i krajinu. Strategické podklady a plánování Plány oblastí povodí viz dále.
Podrobněji co očekáváme od VODNÍHO HOSPODÁŘSTVÍ Vodu běžně využíváme jako: nápoj a zdroj obživy (zemědělství, rybářství, ) hygienický prostředek (mytí, čištění, toalety ) zdroj energie (ve středověku i dnes) dopravní prostředek klimatizační, rekreační a estetický prvek ekologický prvek stabilizující krajinu : Cíle jsou někdy/mnohdy protichůdné Viz dále KOMPLEMENTÁRNÍ x KONKURENČNÍ cíle
Plánování Plán hlavních povodí v ČR Plán hlavních povodí České republiky je strategickým dokumentem pro podporu plánování v oblasti vod. Stanoví rámcové cíle pro hospodaření s povrchovými a podzemními vodami, pro ochranu a zlepšování stavu vod a vodních ekosystémů. Cíle: udržitelné užívání vod ochrana před škodlivými účinky vod zlepšování stavu vody (kvalita a množství) ochrana ekologické stability krajiny. Plány povodí ČR vycházejí z Plánů mezinárodních povodí (D-O-L) Potřeby (cíle) společnosti se s vývojem mění!
Využití vody v 21.stol. Světová spotřeba sladké vody se během 20.století zešestinásobila, zatímco počet lidí na Zemi se pouze ztrojnásobil. Jen od roku 1950 vzrostla spotřeba 3x! (World Water Council) Zemědělství Průmysl Domácnosti 70% 22% 8% Zemědělství (závlahy, rybářství, ) Průmysl (chladící voda, praní rud, ) Domácnosti? Člověk na Zemi spotřebuje denně v průměru 40l vody... WC 32% Sprcha/koupání 29% Praní prádla 11% Umyvadlo-mytí rukou 7% Mytí nádobí 7% Vaření/pití 4% Úklid, zahrada... 10% Farmář na Madagaskaru spotřebuje 10l, průměr ČR 103l, Praha 116, Velká Británie 343, průměr EU 120l Američan 300...! (CNRS 2010)
Kde je možné vodou šetřit? 1. při distribuci vody... průměrné ztráty 21% dříve 40%! 2. při spotřebě... kapající kohoutek = 4 l/h netěsnící WC 80 l/h protékající zahradní hadice 60 l/h x 8760h/rok...!!! Spotřebu vody domácnostmi ovlivňuje cena... Cena m 3 2013 60 90Kč ČR veřejný vodovod 93,1% obyvatel (2013) Češi šetří úsporné myčky, toalety, Spotřeba vody při výrobě... Více na www.waterfootprint.org Výroba a nošení džínů Levi Strauss = 3000l vody! Rok Spotřeba [l] 1760 20 1850 80 1945 100 1965 300 1989 171 2000 110 2010 100 2013 89,5 Při výrobě Spotřeba [l] 1l piva 25 1kg papíru 300 1kg vlny 150 1kg hovězího 15500
Globální změna klimatu Události posledních let... povodně sucha vedra sníh požáry hurikány ZMĚNY JSOU SOUČÁSTÍ DNEŠNÍ SPOLEČNOSTI (stejně jako v minulosti) doby ledové a meziledové Hořící eukalyptové lesy v JAR, kde zuří požáry způsobené suchem. (29. srpna) Obyvatelé Velké Británie sledují zničená auta během záplav (23. července) Ruský Dálný východ je na suchu. Bez pitné vody milion obyvatel - stav nouze. (4. září)
Nebezpečí pro ekosystémy rychlost + velikost změn (změny teploty větší než za předchozích 10 tis. let!) = druhy nemají čas na adaptaci! Změny výraznější a 2x rychlejší než původní pesimistické scénáře, Ještě v roce 1990 předpoklad růstu max o 3,5 ºC! zrychlují se : za posledních 100 let ΔT = 0,6 ºC předpoklad do r. 2100 ΔT = 1,8 4 ºC Stálý výzkum (zpřesňování údajů) paleoklimatologie - glaciologie, analýza letokruhů, výzkum sedimentů + vyhodnocení a modelování Snažíme se poučit z historie Změny klimatu byly vždy, stejně jako vždy vymíraly dominantní druhy Mnohé významné civilizace zanikly v důsledku klimatických změn bojovaly ale, a zánik oddálily!
Projevy změny klimatu Oteplování je fakt! 10 nejteplejších roků na Zemi... po roce 1995! jde o celosvětový roční průměr (14,5 C) nikoliv jak je venku! hurikánů a větrných smrští prokazatelně statisticky přibylo ledovce na horách a v polárních oblastech odtály již o metry! Ještě někdo po předchozích sezónách nevěří, že klima se mění?...
Klimatický systém na Zemi je stejně jako krajina a společnost složitý a projevy jeho ZMĚNY jsou pestré... Také projevy současného vývoje klimatu jsou v různých částech Evropy odlišné (Srážky pro období 2071 2100 ve srovnání s obdobím 1961 1990)
Projevy KZ se dotknou nejrůznějších oblastí lidské činnosti výstavba (přizpůsobení staveb extrémům) zásobování vodou a potravinami (nové zdroje) energetika (klimatizace, voda&vítr&závislé zdroje E) : Zemědělství celkově zranitelnější (vzhledem k větší extremalitě) dříve setba i sklizeň více škůdců a chorob větší teplo = změna odrůd (rostlinám vadí >35ºC) dlouhotrvající sucha+lijáky=eroze ø výnosy nižší (S x J) pomeranče ne, ale olivy ve střední Evropě možná zažijeme
Moře tání pevninských ledovců do r. 2100 hladina +26 82cm roztátí Antarktického ledovce zvýšení o 60m! zaplavení pobřežních oblastí a ústí řek > 100 mil.osob žije do 1m nad mořem klimatičtí uprchlíci změny rozložení živin (rybolov) mořské proudy (Golfský) Klimatický paradox Evropy Atlantické pobřeží Irska z.š. jižní Aljašky! = ochlaz o 4 6 ºC! korálové útesy ΔT +2 ºC (vážou CO 2 ) ekosystém korálového útesu 70 000 živých druhů, 1998 vybledlo/odumřelo 16% korálů! Středozemní moře až 30 ºC, Baltské 25 ºC, již dnes (od 1930) moře na Floridě stouplo o 23cm!
Kdyby roztál všechen led při zvednutí hladiny o 66m Důsledky zatopen Londýn, Benátky, Pobaltí, Florida, Bangladéš, Peking miliony klimatických uprchlíků! Zdroj: NG - 2013
Ledovce + sníh ledovce tají (zvýšení hladiny moře), Arktida dnes snížení objemu o 40% (viz další obr.) ledovec Vatnajökul 1 m za rok, Grónsko 50 km 3 méně sněhu na lyžování (umělý) rozmrzání permafrostu 20% zemského povrchu s ø roční teplotou < -2,3ºC (pošk. staveb, potrubí) pravidelný sníh v Evropě o 150 km na S, Švýc. za 50let o 300 m 195 144 lyž. středisek
Zdravotní situace šíření nemocí (plísně v zimě stagnují) malárie na postupu (komáři rychleji dospívají) nemoci přenášející klíšťata se stěhují dál na S baktérie a mikroorg. se množí (čištění vody) teplota+slunce+vítr = vyšší úmrtnost! (každoročně tisíce obětí z vedra)! Za oběť veder má být považován člověk, jehož tělesná teplota v době smrti dosahovala alespoň 40,6 stupně a byl vystaven horkému počasí. Je přitom nutné vyloučit jiné příčiny horečky, například infekci či krvácení do mozku. Francie 2003 60tis!
ekosystémy chování živočichů (líhnutí mláďat, sobi se boří do sněhu, lední medvědi nemůžou na led ) Pozn. Hudsonský záliv taje o 2 3 týdny dříve než 1950 medvědi v přírodě hubnou (do r.2050 vyhynou?) stromy dříve kvetou (veget. období od r.1981 o 12 18 dní delší) dříve druhy unikaly do vyšších nadm./zem. šířek, dnes často antropogenní překážky + řada rostlinných druhů mizí kvůli měnícím se dešťovým srážkám, některým to naopak vyhovuje! přibývá zeleně nad 40º s.š. (rezervoár CO 2 ) častější lesní požáry některé ptačí druhy u nás již zimují a neodlétají na jih!
desertifikace úrodná půda se mění v neúrodné pouště až 70 % území trpí nedostatkem srážek, pouště + okraje pouští představují asi čtvrtinu světové pevniny přirozené příčiny + činnost člověka (kultivace půd, intenzivní zemědělství) srážky+pitná voda dlouhotrvající sucha + monzunové lijáky (vliv zvýšení ø T a atm. proudění - odpar) snížení retence = zmenšení zásob v povodí zdroje pitné vody hospodaření, zadržení vody v povodí, sezónní nádrže, CENA!
Projevy změn SOUHRN Změny pozitivní i negativní (zemědělství a zeleň na S) při změně nad 2-3 ºC převládnou již jen ty negativní Změny NEJSOU vždy pozvolné a rovnoměrné! (mořské a vzdušné proudy) častější extrémní jevy se zvyš. se intenzitou léto zima častější sucha a teploty >40ºC = neúroda, úmrtnost, nedostatek podzemních vod bouře a přívalové srážky (vyschlá půda nevsakuje) = povodně, sesuvy půdy, eroze ohrožení + hosp. škody méně sněhu, (podzim+zima větší změna T než jaro+léto) do roku 2075 vzrůst T o 1,5 3,5ºC, 2100 1,8 4ºC extrémní horka větší absorpce vodní páry do vzduchu lijáky!
Změna klimatu se projevují odlišně v různých zem. šířkách Arktida zvýšení tepoty - nejintenzivnější subtropy (Afrika) sucho tropy tropické cyklóny, sucho x záplavy Změna klimatu (zejm. ΔT) je výraznější ve vnitrozemí v rámci ČR nejohroženější stř. a J Morava, SZ Čechy, Polabí bohaté regiony (více zodpovědné za stav) se vyrovnávají snáze se situací životní náklady (lednice, klimatizace, nápoje ) rozvojové země jsou zranitelnější hladomor, nedostatek vody a E epidemie hospodářské a jiné škody z klimatické změny (např. za r.2013 60mld $, 20 tis.
Veškeré předpoklady jsou zatíženy dávkou nejistoty Modely vycházíme z předpokladu budoucího vývoje společnosti Předpoklad zvýšení konc. skleníkových plynů v atmosféře je rychlé (o 100% oproti ½ 20.stol.) současnost 6,8 Gt CO 2 ročně, 2100 40 Gt (při souč. vývoji)
Nečekejme přesné hodnoty, řešíme trendy budoucího vývoje! Trvá desetiletí, než souč.trendy změníme (pouze antropogenní vliv) nejistá návratnost investic odrazuje od řešení Řada projevů nás trápí už teď Co tedy můžeme dělat? / Má smysl něco dělat?!? Kdo za změnu může? dominantní vliv na změny Slunce (do ½ 20.stol) antropogenní (od ½ 20.stol) Vlivy se sčítají - dnes z 1/3 přirozené změny, ze 2/3 vliv člověka (emise skleníkových plynů, změny v povodích např. mýcení pralesa, ) pomalejší náprava!
Obecné příčiny klimatické změny změna solární radiace (přirozené Milankovičovy cykly, skvrny) prostupnost atmosféry pro radiaci (koncentrace skleníkových plynů v atmosféře + pevné částice. Např. sopečné exploze) změny zemského povrchu a další důsledky lidské činnosti Odlesňování v Brazílii
Řešení problému Společný postup celého světa ADAPTACE + MITIGACE Kjótský protokol (OSN 1997 platí od 2005) a dále Cíl Evropy - exhalace skleníkových plynů (CO 2, H 2 O, CH 4 ) snížit do roku 2030 o 40% oproti r. 1990 (OZE +27%) Můžeme a) se smířit se zhoršujícím se stavem a připravovat se na důsledky (= adaptace) b) reagovat na změny a snažit se je do budoucna tlumit, aktivně klima ovlivňovat (= mitigace) Co je správné??? Adaptace změny stylu ve výstavbě domů i urbanismu sídel příprava záložních zdrojů (nádrže a závlahy) příprava na extrémní projevy počasí (koryta řek) změna plodin (šlechtění x genetické modifikace???)
Mitigace (jak) lze ovlivnit klima? Ad. Obecné příčiny klimatické změny Snížit emise skleníkových plynů Odčerpat skleníkové plyny z atmosféry Snížit množství dopadajícího slunečního záření na Zemi Zvýšit evepotranspiraci zeleň, viz latentní teplo Zdroje skl.p. průmysl (materiály a zateplení budov) doprava (letadla produkují 3%) zdražení letenek energetika (úspory + podpora obnovitelných zdrojů) zemědělství (skot a ovce 18% skl.pl.) Sekvestrace zelené rostliny (souše i oceány) technicky odčerpat (úložiště) CO 2
Zpět k VODNÍMU HOSPODÁŘSTVÍ ČR Vychází z vývoje klimatu množství srážek v ČR v budoucnosti...? Prognózy a matematické modely... (vysoká míra nejistoty) lze však vysledovat následující trendy: posledních 100 let meteorologických pozorování (Milešovka) - pokles ročního srážkového úhrnu o 15 mm (? Globální zatemňování snížení výparu?) lze očekávat zvýšení četnosti krátkodobých silných srážek (60-100mm/h) a naopak delších období sucha. v letních měsících srážek méně, v zimě více... K zásadním změnám v množství srážek nedochází, přesto jsou povodně častější......v důsledku změn v povodích zvýšený odtok!
Srážková voda vyprší a dále? abychom předešli zvýšenému odtoku, je nutné ji zadržet a... snažit se jí využívat (zalévání zahrad, ale i splachování WC=šetření) nechat ji postupně vsakovat (štěrkové drény nebo vsakovací klece). Tím se... 1) sníží zatížení kanalizačních sítí a ČOV = škody z přívalových srážek 2) zvýší dotace spodních vod, které jsou dlouhodobě vyčerpávány Co s tím můžeme dělat? navrhovat u novostaveb jímky na DV začít i v malém (na chalupě, zahradě...) navrhovat zasakovací plochy ve městech (podél komunikací)
Vývoj klimatu v ČR i změny v povodí jsou realitou! 1. KLIMA Je extrémnější vyšší teplota = intenzivnější srážky (následuje období sucha) 2. Stav POVODÍ Větší podíl zpevněných ploch (střechy, asfalt) Větší zhutnění půdy = povrchový odtok Úpravy toků (zkrácení toku i ochrana před vybřežením) Výsledkem je (tlak na VODNÍ HOSPODÁŘSTVÍ): 1. Větší náchylnost k (bleskovým) povodním 2. Nedostatek vody (dnes v ČR dočasně/lokálně, budoucnost?) zejména letní suchá období (napouštění bazénů) úbytek vody = snížení hladiny podzemní vody
Dopad změny klimatu na nakládání s vodami Nakládání s vodami v korytě: Využití vody pro výrobu elektrické energie Vodní doprava Ochrana před povodněmi Vodní rekreace Zachování minimálních ekologických průtoků v tocích Odvádění zbytkového a plošného znečištění Rybné hospodářství a chov vodní drůbeže Voda krajině a urbanistické využití vodních ploch Nakládání s vodami mimo koryto: Zásobování obyvatelstva pitnou vodou Zásobování průmyslu vodou Zásobování zemědělství vodou zejména závlahy.
Využití vody pro výrobu elektrické energie Snížení průtoků = nižší výroba (méně spolehlivý OZE) Vyšší teplota v zimě nižší nároky na energii ale! vysoké teploty v létě nároky na energii na chlazení U víceúčelových nádrží (většina) vyšší nároky pro ostatní cíle redukce výroby? Nároky na vodu: 1) Komplementární cíle energetika a vodní doprava 2) Konkurenční cíle rekreace + ochrana před povodněmi Řešení komplexní přístup k vodnímu hospodářství (Podniky povodí a Vodoprávní úřady)
Vodní doprava Doprava po vodě je ekologická (snížení prašnosti, hluku, exhalací) ALE! pro umožnění lodní dopravy na řece po většinu roku jsou nutné úpravy toku (viz doprava) + ochrana před extrémními průtoky: nalepšení průtoku v době sucha bezpečné kotvení za povodní zvýšené nároky na čištění toku od sedimentu Řešit je třeba rovněž prostupnost vodních toků pro rekreační lodě (lodní výtah Slapy) i vodní živočichy (rybí přechody) - projekty
Ochrana před povodněmi = když je vody moc Zvýšení frekvence a intenzity extrémních povětrnostních jevů + stav povodí častější a ničivější povodně Řešení Strukturální a nestrukturální opatření Výstavba poldrů, hrází, mobilních zařízení, přehrad, revitalizace povodí = zvýšená retence Povodňové plány, integrovaný záchranný systém, včasná evakuace obyvatelstva, stavební uzávěry v zátopových oblastech. Více v jiné přednášce na jiném oboru
Ochrana před suchem = když je vody málo Sucho: lokální x globální, meteorologické, hydrologické, agronomické, sociálně-ekonomické Příčiny klima, stav povrchu (vegetace), čerpání vod, Častější a kritičtější periody sucha Plány na ochranu před suchem Strukturální a nestrukturální opatření: Výstavba přehrad pro akumulaci vody Závlahy zemědělských pozemků Včasné varování před dopady sucha
Vodní rekreace Srážkové i teplotní extrémy škodí: znečištěním vody (zákal, řasy a sinice) poškozením rekreačních objektů povodněmi kolísáním vody v nádržích obnažené a zabahněné břehy Řešení přizpůsobení manipulačních řádů nádrží nové situaci
Minimální zůstatkové průtoky Minimální zůstatkový průtok je minimální průtok, který je nutno ponechat ve vodním toku v daném profilu nebo úseku pro udržení jeho základních vodohospodářských a ekologických funkcí. Při změně hydrologie, nároků společnosti i požadavků životního prostředí nové stanovení MZP. Podle průtoku je to Q 330d - Q 355d Kontrola a dodržování? Funkce MZP? Životní podmínky ekosystémů Estetická funkce Možnost rekreace (rybaření, kanoistika) Odvádění zbytkového a plošného znečištění
Odvádění zbytkového a plošného znečištění Vyšší teploty a nižší průtoky vyšší obsah znečišťujících látek. Nutnost splnit podmínky pro ředění vypouštěného zbytkového znečištění. Nutnost nalepšování průtoků vodními nádržemi pro zajištění MZP, jinak dochází k ekologickým problémům na toku Vyšší teplota snižuje množství O 2 ve vodě problémy organismů
Rybné hospodářství a chov vodní drůbeže Problém vysokých teplot a dostatku kyslíku v tocích a rybnících provzdušňování vody. Při vyšších teplotách v zimě menší problémy se zamrzáním Zdroj: www.rybari.psanky.info Ukázka projektu revitalizace nádrže Zdroj: www.lesypraha.cz
Voda v krajině a urbanistické využití vodních ploch Vysoké ekologické hodnocení vodních ploch v krajině zvyšuje biodiverzitu území (během sucha mohou vyschnout) Vlny veder ve městech ukazují pozitivní funkci vodních ploch (výpar snižuje teplotu) Urban adaptation to climate change in Europe Zadržování vody v krajině má i estetický a edukativní rozměr.
Očekávané dopady změny klimatu a nakládání s vodami mimo koryto = ODBĚRY VODY Zásobování obyvatelstva pitnou vodou Zásobování průmyslu vodou Zásobování zemědělství vodou zejména závlahy. Odběr musí být zásadně povolen vodoprávním úřadem! (povolení odběru vody z vodního toku) V důsledku sucha může být zrušeno
Zásobování obyvatelstva pitnou vodou Nejvyšší priorita = zajistit za každou cenu! Pokles nároků na odběry pitné vody po roce 1989! Lze očekávat nárůst potřeby pitné vody spolu se vzrůstem vybavenosti a počtu obyvatel. Napouštění bazénů v době sucha? Již dnes krátkodobé výpadky zásobování v suchých obdobích Řešení propojení systémů, převody vody, dovoz balené vody
Zásobování průmyslu vodou Energetika (včetně pěstování biomasy) Papírenství Těžba a úprava surovin : Průmysl se může adaptovat na změnu klimatu změnou technologie (zvýšení účinnosti, přesun výroby ) Chlazení vodou nebo chlazení vzduchem Ekonomický stimul šetření s vodou + podmínky odběru vody
Zásobování zemědělství vodou V ČR není v současnosti aktuální, v budoucnosti Rostlinná výroba: Závlahy vzrůst teplot a evapotranspirace, pokles zásoby vody v půdě vyšší závlahové nároky a nároky na závlahy v oblastech, kde bez změny klimatu byla vláhová bilance vyrovnaná Návrhy závlah v ČR dosud spíše sportovní a rekreační plochy Ve světě zcela zásadní pro obživu (Afrika, Asie) Živočišná výroba: Zásobení hospodářských zvířat a pracovníků pitnou vodou Vodní drůbež a ryby
Řešení problému = cíle pro vodní hospodářství: šetření s vodou + akumulace vody cílem je zajistit: Nalepšování průtoků v málovodných obdobích Využití vody pro výrobu elektrické energie Zlepšení podmínek pro vodní dopravu Zachování minimálních průtoků v tocích Zlepšení podmínek pro vodní rekreaci Odvádění zbytkového a plošného znečištění Rybné hospodářství a chov vodní drůbeže Urbanistické využití vodních ploch Lepší zapojení vody do krajiny biodiverzita a stabilita Zajištění vody pro pitnou + průmysl + zemědělství + zároveň šetřit s vodou
Závěr Vodní hospodářství zásadní význam pro člověka i ekosystém Hospodaření s vodou v korytě a mimo koryto Nároky na VH se postupně mění musí reagovat Strategické Plány oblastí povodí Klimatická změna příčiny přirozené i antropogenní současný vývoj negativa převažují možné řešení adaptace mitigace
Co je třeba znát! Příčiny a dopady klimatické změny v ČR i ve světě Příklady adaptace a mitigace na klimatickou změnu Význam vodního hospodářství pro společnost Jak VH může reagovat na změnu potřeb (napři při změně klimatu) Co jsou to Plány oblastí povodí
Děkuji za pozornost Příště: ÚSES proč a jak navrhovat Ing.Martin Dočkal Ph.D. B-613, tel:224 354 640, dockal@fsv.cvut.cz